基于Cadna/A软件的特高压变电站噪声模拟研究

段金虎 魏华杰

（湖北省电力勘测设计院 湖北武汉 430040）

高速发展的社会经济、不断加快的城市化进程，导致用电负荷快速增长，电网需要大规模建设，变电站的选址也变得很困难，有的变电站不得不选在离居民较近的地方。同时随着电压等级的提高，电气设备额定电流的增大和受设备制造水平的限制，特高压交流电气设备产生的噪声比以往电压等级设备产生的噪声明显增大，其中主要噪声源为主变压器、高抗以及各种金具、导线和绝缘子的电晕放电产生的噪声。特高压变电站、开关站的噪声对环境的影响越来越引起环保部门、建设单位和普通公众的关注。从我国已有特高压工程中的噪声治理经验来看，噪声治理与主体工程同步进行是比较经济的。

特高压变电站的变压器、电抗器等设备运行时，会产生以中低频为主的噪声，主要集中在63Hz～500Hz频带。中低频噪声传播距离远，容易引起人的烦恼，是特高压变电站运行时重要环境影响因素之一。

本文结合国内交流特高压试验基地等工程噪音分析研究的相关成果和本工程的具体特点，通过噪声预测软件Cadna/A对1000kV变电站本期及远景的环境噪声污染影响进行预测分析，并提出相应的噪声治理措施。

1 噪声预测软件Cadna/A

Cadna/A系统是一套基于ISO9613-2:1996《户外声传播的衰减的计算方法》标准方法的噪声模拟和控制软件。该系统适用于多种噪声源的环境影响预测、评价，可应用于工程设计及其控制对策研究。

经国内多家单位使用结果表明，利用Cadna/A软件预测的电厂、公路、铁路、小区环境噪声水平与利用GB/T17247.2-1998《环境影响评价导则—声环境》规定的方法所得到的结果基本相同，LAeq值的预测结果与现场测量结果的误差在1dB(A)以内。经国家环保总局环境工程评估中心认证，该软件理论基础与GB/T17247.2-1998《环境影响评价导则—声环境》要求一致，预测结果可靠，可用于城市或区域环境噪声的预测、评价和控制方案设计。

2 工程概况

拟建的1000kV特高压变电站工程站址场地地形平坦，地貌成因类型为冲积平原，地貌类型为平地。站址与周边村庄距离均在280m以上，东侧围墙距离上店村约280m。

根据设计资料，该1000kV变电站选用低噪声设备，变电站围墙外布置绿化隔离带，并设置250m的噪声控制区，在此范围内不得新建医院、学校、居民住宅等建筑，确保该范围边界符合《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB12348-2008）II类标准限值要求，即昼间小于60dB（A），夜间小于50dB（A）；同时确保周围居民区符合《声环境质量标准》（GB3096-2008）1类标准，即昼间小于55dB（A），夜间小于45dB（A）；由于变电站设备昼间和夜间发出的噪声声级相同，要使噪声达标，站界和周围居民区昼间噪声也应按夜间标准控制。

3 噪声预测

3.1 预测参数选取

Cadna/A软件对工程的噪声预测，是建立在物理模型基础之上的，物理模型中包含了建筑物、屏障、预测范围内的地面类型、不同类型的声源及其各种参数。声源的参数设置包括声源高度、声功率级、频率等。

特高压变电站设备噪音源主要有1000kV高压并联电抗器的噪声、1000kV主变压器的噪声、1000kV金具的噪声、导线噪声（包括导线本体噪声和导线两端电晕噪声）、1000kV中性点小电抗噪声、110kV并联电抗器的噪声、110kV串联电抗器的噪声。电晕噪声通过对母线和金具的布置和设计进行优化，可有效控制，而110kV站用电变压器、110kV串联电抗器、低压电抗器等，多位于变电站中部区域，且声功率级较低，运行时所产生的噪声远不如主变压器及高压并联电抗器的运行噪声，因此，可忽略不计。该1000kV变电站主要设备声源源强取值见表1。

表1 设备和导线的声功率级

噪声源本体及主要建筑、具有隔声功能的防火墙等的高度见表2。

表2 噪声源本体及主要建筑高度

3.2 未采取降噪措施时的噪声预测

将该变电站周边的地形图导入Cadna/A中，建立三位仿真模型，见图1。

在软件中输入声源源强及相关参数后，对变电站建成后的噪声分布情况进行模拟预测，模拟结果可显示出敏感区噪声级的分布情况及典型受声点的噪声预测结果，预测结果见图2。

图1 三维仿真模型图

图2 未采取降噪措施的三维仿真模型图

由上图可知，由于本期在站区东北角出线回路安装出线并联高抗，该处45dB噪声范围线（黄色区域外边缘）超出站区边界350m以上，不符合噪声控制要求。

从降噪效果角度看，采用声屏障距声源越近，隔声效果约好；声屏障越高，隔声效果越好。为减少隔声设备造价，提高降噪效果，考虑将隔声屏障在1000kV高压并联电抗器油池东侧，墙体高度与高抗防火墙相同，高度9m，墙两端与高抗防火墙相连。同时在高抗防火墙上贴隔声材料。为不阻碍高抗运输，隔声墙采用可拆除的轻质墙体。采取该措施后噪声预测结果见图3：

根据建模仿真计算，采取该措施后东侧敏感点噪声47.9dB（A），不能满足1类标准。根据进一步仿真计算，增高隔声屏障对限制噪声敏感点噪声强度作用非常有限，且裕度过小。根据研究。随着声源几何尺寸的增大，声源防火墙外绕射衰减区域的面积随之减小，即声波由声源绕射至接收点的路径比点声源的路径更短，声屏障的衰减量更少。

进一步预测时，1000kV并联高抗采用隔声效果更好的BOX-IN降噪措施，即采用可拆卸和带有通风散热消声器的隔音室把高压并联电抗器封闭起来，把套管、冷却器、风扇和压力释放器等放在隔音室的外面。根据测算并结合国内直流换站BOX-IN的噪声治理经验，其降噪效果一般可降低噪声15dB（A）~20dB（A）。本工程计算模型考虑高抗采用BOX-IN后噪声下降15dB，为89dB，预测结果见图4。

图3 采取隔声墙降噪后的三维仿真模型图

根据建模仿真计算，采取该措施后站区250m范围外噪声均小于45dB（A），可满足I类标准。变电站周围最近敏感点，变电站东围墙外280m处的上店村居民点噪声均能够满足I类标准。

图4 采取BOX-IN降噪后的三维仿真模型图

4 结语

根据预测，1000kV变电站噪声源强较高，若不采取降噪措施，将会对周边声环境造成污染。通过选择合理的预测参数，适用Cadna/A软件进行变电站噪声分布预测，可以对各种降噪措施进行必选，有针对性地提出合理的噪声控制措施。

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