500kV戶外變電站噪聲影響預測分析

李艷華

（福建中試所電力調整試驗有限責任公司，福建 福州 350007）

0 引言

隨著城鎮化建設區域的不斷擴大，城鎮區域用電量不斷增加，新建變電站的規模和電壓等級越來越大，500kV變電站建設地點也越來越靠近城鎮區域，因此變電站周邊出現居民等聲環境敏感目標的現象也屢見不鮮。對此，國網電力建設單位對變電站運行期產生的噪聲高度重視，從變電站選址、設計、環境影響評價等環節，積極開展變電站噪聲預測、治理專項行動，從源頭控制變電站噪聲影響，確保變電站運行期四側廠界噪聲均可滿足《工業企業廠界環境噪聲排放標準》（GB 12348—2008）中相應排放標準限值要求，周邊居民等聲環境敏感目標要滿足《聲環境質量標準》（GB 3096—2008）中相應功能區劃標準限值要求。

1 變電站噪聲分析

1.1 變電站噪聲產生原因

變電站噪聲源主要由主變壓器（簡稱主變）、高壓并聯電抗器（簡稱高抗）、低壓電抗器、低壓電容器、高壓斷路器等各類開關裝置操作設備和風機、導線、金具電暈等產生。主變噪聲產生的原因比較復雜，主要是由鐵芯磁滯伸縮變形和繞組、油箱及磁屏蔽內的電磁力引起的。與主變原理相似，高抗噪聲也是由鐵芯磁滯伸縮及繞組振動產生。低壓電抗器采用干式空芯型時，其噪聲主要是由線圈振動引起的，采用油浸鐵芯時，噪聲產生原理與高抗類似。低壓電容器噪聲由電容器振動引起。高壓斷路器等各類開關裝置操作引起的噪聲不連續，且持續時間短。風機產生的噪聲主要來源于扇葉旋轉造成的空氣旋渦流動噪音[1]。在變電站噪聲影響預測中，主要考慮主變壓器、高壓電抗器、低壓電抗器、低壓電容器的影響。

1.2 變電站噪聲特性

主變及電抗器的噪聲頻率主要集中在63Hz～1000Hz，噪聲頻譜一般在63Hz、125Hz、250Hz、500Hz處出現明顯的峰值。風機設備的噪聲主要是中高頻率，波長短，衰減快。低頻噪聲波長長、衰減慢、傳播距離遠，且穿透性強，能避開障礙物[2]。

2 某500kV變電站基本概況

2.1 變電站工程組成

該文選用某500kV變電站進行噪聲影響分析，變電站按終期規模一次性征地，主要建構筑物、圍墻等一次性建設。本期新建1臺主變，1組高壓并聯電抗器、1組低壓無功補償裝置，預留3臺主變及每臺主變低壓側配備的低壓無功補償裝置場地，某500kV變電站工程組成見表1。

表1 某500kV變電站基本組成一覽表

2.2 變電站平面布置

某500kV變電站大致呈矩形布置，長216.5m，寬165m。站內電氣總平面按三個區域布置，其中500kV配電裝置布置在站區東北部，采用戶外GIS電氣設備，架空出線；220kV配電裝置布置在站區西南部，采用戶外GIS電氣設備，架空出線；中部布置主變壓器及35kV繼電器小室，主變區域按遠景規劃布置四組單相油浸自冷變壓器，主變相間設防火墻，35kV配電裝置采用“一”字型布置型式；全站建設1組高壓電抗器，布置在站區東南側，主控制樓及警衛室布置在站區西北側，進站道路從站址西北側引接。變電站總平面布置如圖1所示。

圖1 某500kV變電站總平面布置圖

2.3 變電站主要建筑物

噪聲傳播三要素為聲源、傳播途徑及受聲點[3]。因此變電站廠界噪聲貢獻值不僅與主變、高抗等電氣設備的噪聲源強有關，還與聲源和廠界的距離、變電站內主控樓等建筑物的阻隔有關。500kV變電站內實體障礙物主要有主變間防火防爆墻、主控樓、繼電器小室、圍墻等。變電站內主要建筑物尺寸見表2。

表2 某500kV變電站主要建筑物尺寸一覽表

2.4 變電站噪聲源強分析

變電站運行期主要考慮主變壓器、高壓電抗器、低壓電抗器的噪聲影響。根據《220kV～750kV變電站噪聲控制設計技術導則》（Q/GDW 11125—2013）推薦噪聲源強及對已投運500kV變電站主變壓器的類比監測數據，本次預測變電站噪聲源強取值詳見表3。

表3 某500kV變電站主要設備噪聲源強一覽表

3 某500kV變電站噪聲影響預測分析

該文利用Cadna/A軟件預測變電站噪聲。Cadna/A軟件的理論基礎與《環境影響評價技術導則 聲環境》（HJ 2.4—2021）一致，并經原國家環保總局環境工程評估中心認證，可作為建設項目環境噪聲預測、評價和控制方案設計的預測軟件。

噪聲由聲源點傳播到受聲點，將受到傳播距離、空氣吸收、障礙物反射與屏蔽等因素的影響，預測點處聲壓級隨距離增加逐漸衰減。根據《環境影響評價技術導則 聲環境》（HJ2.4—2021）中戶外聲傳播的衰減預測模式，借助Cadna/A軟件預測變電站廠界及周邊聲環境敏感目標噪聲[1]。

首先，建立坐標系，確定各噪聲源點坐標和預測點坐標，見表4。根據噪聲源與預測點之間的距離以及聲源特性等情況，可將聲源簡化成點聲源、線聲源或是面聲源。

表4 某500kV變電站聲源的坐標位置

其次，根據變電站總平面布置圖得出各聲源到預測點之間的距離以及主控樓等建筑物的位置，由《環境影響評價技術導則 聲環境》（HJ2.4—2021）附錄A中的預測模式及Cadna/A軟件預測出各聲源到預測點的聲壓級，再計算各預測點受各聲源影響產生的總A計權聲壓級。

再次，預測點位。以變電站四側圍墻為廠界，距變電站東南側153m、東北側180m處各有一處聲環境敏感目標。因此東南側、東北側預測點在圍墻外1m，圍墻上方0.5m（即2.8m），西北側、西南側預測點在圍墻外1m，離地1.2m。

最后，預測結果。根據Cadna/A預測軟件計算，本期4號主變投運后，變電站廠界噪聲預測結果見表5。

根據表5的預測結果可知，變電站的西北側、西南側廠界晝夜間噪聲均可滿足《工業企業廠界環境噪聲排放標準》（GB 12348—2008）2類標準限值要求（即晝間≤60dB（A），夜間≤50dB（A））[4]。由于4號主變距離東南側以及高壓電抗器距東南側、東北側廠界距離較近，因此變電站東南側、東北側廠界噪聲無法滿足《工業企業廠界環境噪聲排放標準》（GB 12348—2008）2類標準限值要求。

表5 本期廠界噪聲預測值

4 噪聲治理措施

4.1 確定噪聲治理措施

根據眾多研究結果發現，在距離噪聲源強較近處進行隔聲降噪的效果最好。但考慮在4號主變C相及高壓電抗器附近加設隔聲措施的降噪方案會給運行期變電站巡視及檢修帶來諸多不便。因此，本次降噪措施確定采用加高廠界圍墻并結合隔聲屏障的降噪方案。為確保變電站終期規模建成投運后，四側廠界晝夜間噪聲均滿足《工業企業廠界環境噪聲排放標準》（GB 12348—2008）2類標準限值要求，經過Cadna/A預測軟件多次計算，將東南側（長60m）、東北側（長60m）正對高壓電抗器方向的圍墻加高至3m，并在頂部加設1m隔聲屏障。將東南側（長105m）、東北側（長130m）其余段圍墻加高至3m，并在頂部加設0.5m隔聲屏障[5-9]。加裝措施后，變電站總平面圖如圖2所示。

圖2 某500kV變電站加裝措施后總平面布置圖

4.2 噪聲治理措施可行性分析

將變電站東南側（長60m）、東北側（長60m）正對高壓電抗器方向的圍墻加高至3m，并在頂部加設1m隔聲屏障，將東南側（長105m）、東北側（長130m）其余段圍墻加高至3m，并在頂部加設0.5m隔聲屏障后，變電站本期運行期噪聲預測結果見表6，終期規模運行期噪聲預測結果見表7。

表6 加裝措施后本期廠界噪聲預測值

表7 加裝措施后終期廠界噪聲預測值

根據預測結果，將變電站東南側（長60m）、東北側（長60m）正對高壓電抗器方向的圍墻加高至3m，并在頂部加設1m隔聲屏障，將東南側（長105m）、東北側（長130m）其余段圍墻加高至3m，并在頂部加設0.5m隔聲屏障。本期及終期規模運行時廠界噪聲均滿足《工業企業廠界環境噪聲排放標準》（GB 12348—2008）2類標準限值要求。該降噪措施不僅在施工方案上可行，而且也不會給運行期的巡視及檢修帶來不便，且變電站終期規模運行期四側廠界噪聲也可達標。同時通過調查實際運行的變電站，加高圍墻及隔聲屏障是眾多500kV變電站噪聲防治的首選方案。綜上所述，該降噪措施方案可行。

5 結論

該文借助Cadna/A預測軟件進行本期及終期500kV變電站運行的噪聲預測分析，在考慮了施工可行性及運行期巡視、設備更換檢修便利性的基礎上，提出了在變電站廠界超標側加高圍墻并加裝隔聲屏障的措施，使變電站四側廠界噪聲均滿足《工業企業廠界環境噪聲排放標準》（GB 12348—2008）2類標準限值要求。