变电站噪声地图的研究与应用——以某220kV变电站为例

严 青，丁少华，陈 迪，张 一

(四川电力设计咨询有限责任公司，成都 610041)

前 言

我国超高压变电站所产生的主要环境影响有工频电场、工频磁场及噪声等，其中工频电场、工频磁场基本能满足《电磁环境控制限值》(GB8702-2014)中的公众曝露控制限值要求，但噪声却常出现超标现象，超标现象包括站界噪声超标和站外环境噪声超标。为防止变电站站界噪声超标，可在设计阶段采取BOX-IN、声屏障[1]等降噪技术。但变电站在设计阶段往往无法判断变电站建成后周围的办公、住宅等敏感建筑物的建设情况(位置、使用性质、规模及楼层高度等)，同时变电站多为分期建设，终期规模时变电站的外环境关系与初期规模时相比可能会发生变化。上述外环境关系发生变化，可能会导致站外敏感区域噪声超标，反过来则会引起变电站的降噪措施发生变化，增加额外的投资。

为解决以上问题，本文提出从变电站初期规模设计阶段开始，建立变电站的噪声地图，即根据变电站的初期、终期建设规模，建立变电站噪声预测模型，同时结合当前变电站外环境关系分布情况与声环境功能区划，预测变电站对周围环境不同高度层的噪声影响情况，形成水平和垂直方向上的噪声分布图。为实现区域噪声达标、环境噪声管理、优化城市规划等提供科学依据。

1 噪声地图

“噪声地图”这一说法于2002年起源于欧洲，其含义为反映某区域噪声现状或预测该区域噪声分布情况的地图，可分为城市区域噪声地图、道路交通噪声地图、工业噪声地图、航空噪声地图、居住区域噪声地图等[2]。通过噪声地图，可从空间和时间维度上，对噪声影响进行预测、分析、评价，一方面有利于实现区域噪声达标，另一方面也为区域环境噪声管理、城市整体规划、城市健康发展等提供科学依据[3]。

噪声地图的绘制包含以下几个步骤：资料收集(包括噪声源强、背景监测、外环境调查等)、噪声贡献值模拟预测、噪声贡献值与背景值叠加、插值法构建等声级线、噪声值的可视化表达、区域噪声状况分析与评价、制定噪声防治措施[4]。其中进行噪声模拟的软件通常有Cadna/A、SoundPlan等，均具有模型建立、噪声预测、数据可视化等功能。

2 变电站噪声地图绘制

2.1 变电站概况

以某220kV变电站为例，其总平面布置见图1，变电站主要噪声源为主变压器，初期规模为2×240MVA，终期规模为3×240MVA，主变压器之间均有防火墙隔开，防火墙高度为7m；站内初期将建成主控楼和配电室各1座；站外为农村环境，距变电站东侧站界约20m处分布有一处三层高建筑物(居民住宅)，其余侧200m范围内均无建筑物分布。

图1 220kV变电站总平面布置图Fig.1 General layout of 220kV substation

2.2 资料收集

2.2.1 声功能区划及噪声执行标准

根据区域声功能区划，该区域为2类声环境功能区，即指以商业金融、集市贸易为主要功能，或者居住、商业、工业混杂，需要维护住宅安静的区域，其环境噪声限值为昼间60dB(A)、夜间50dB(A)。

2.2.2 声源源强大小

根据主变压器厂家提供的资料，变电站拟采用的主变压器源强为：距主变压器2m处声压级70dB(A)。

2.2 .3 背景噪声值

该区域环境状况单一，无其他明显噪声源，根据监测结果，区域背景噪声值为昼间44dB(A)、夜间40dB(A)，背景噪声满足2类声环境功能区标准。

2.2.4 区域建筑物特性

根据调查，变电站附近区域建筑物多为居民住宅，楼层为1～3层，每楼层高约3m。

2.3 噪声预测

本次采用Cadna/A软件对变电站初期、终期规模产生的噪声情况进行预测，预测范围为变电站外200m以内的区域，预测高度分别为距地面1.2m(一层)、4.2m(二层)、7.2m(三层)。

2.4 噪声预测结果及分析

根据变电站初期、终期规模噪声贡献值，变电站站界噪声分布情况见图2，叠加区域背景值后，不同高度处的噪声预测结果(平面噪声地图)见图3～图5，变电站外建筑物各层的噪声预测结果(垂直噪声地图)见图6。

注：鉴于变电站东侧分布有居民，故东侧站界计算高度为围墙上方0.5m，即距地面2.8m，其余侧站界计算高度为距地面1.2m。图2 变电站站界噪声分布情况Fig.2 Noise distribution at substation station boundary

注：图上均显示的为夜间噪声分布情况。图3 1.2m处站外平面噪声地图Fig.3 Noise map 1.2m outside the station

注：图上均显示的为夜间噪声分布情况。图4 4.2m处站外平面噪声地图Fig.4 Noise map 4.2m outside the station

注：图上均显示的为夜间噪声分布情况。图5 7.2m处站外平面噪声地图Fig.5 Noise map 7.2m outside the station

注：图上均显示的为夜间噪声分布情况。图6 建筑物各层的垂直噪声地图Fig.6 Vertical noise map of each floor of building

由图2可知，变电站本期、终期规模投运后站界噪声最大值分别为47.6dB(A)、49.2dB(A)，均满足《工业企业厂界环境噪声排放标准》(GB12348-2008)2类功能区标准(昼间60dB(A)、夜间50dB(A))，不需采取降噪措施。

由图3～图5可知，当计算高度为距地面1.2m处时，站外均无超标，随着计算高度增加，变电站噪声影响范围逐渐增大。从4.2m开始，北侧站外开始出现超标现象，且随着高度增加超标范围逐渐扩大。鉴于站外建筑物的规划和建设情况无法获知，因此无法从变电站着手采取针对性的降噪措施。考虑到变电站终期规模时4.2m、7.2m高处北侧站外噪声超标范围分别约为10m、20m，可建议向当地规划部门请示，在变电站北侧站外10m范围内禁止修建两层建筑物，在20m范围内禁止修建三层建筑物。

由图6可知，变电站东侧现有建筑物各层噪声均能满足《声环境质量标准》(GB3096-2008)2类功能区标准，变电站初期、终期规模投运后噪声最大值分别为47dB(A)、48dB(A)，均出现在第三层。

由于该区域环境状况单一，除本变电站外，无其他明显噪声源，故图3～图5为本变电站建成后的区域水平噪声地图，图6为本变电站建成后的区域垂直噪声地图，通过上述噪声地图，可得到以下启示：

(1)当变电站初期工程建成投运后，需对变电站站外敏感建筑物处的噪声进行实测，同时结合站外建筑物分布，建立站外现状噪声地图，并对噪声地图进行动态管理，当区域噪声源、建筑物分布情况及声功能区划等发生变化时进行噪声地图实时更新；

(2)根据绘制的噪声地图，判断站外现状噪声或规划工程实施后噪声是否超标，若已有敏感建筑物处现状噪声超标，则需采取相应的降噪整改措施；若规划工程实施后已有敏感建筑物处噪声超标，则需在设计阶段采取相应的降噪措施；若规划工程实施后站外规划区域部分超标，则需协同规划部门对超标区域进行合理规划，避免相关敏感建筑物建成后出现噪声超标现象，最大限度地实现噪声预先控制。

(3)新建工程设计阶段应首先收集区域的噪声地图，掌握区域的噪声现状，结合新建工程的噪声影响优化工程环保设计。

3 结 论

为进一步改善区域噪声环境，可采用噪声地图的方式，掌握区域噪声现状，同时获得新建工程建成后的噪声影响状况。本文通过绘制变电站建成后的噪声地图，明确了变电站噪声对区域的影响状况，当变电站终期规模建成后，东侧现有建筑物各层噪声值均能达标，但变电站北侧站外4.2m、7.2m高处均会出现噪声超标，其超标范围分别约为10m、20m，鉴于站外规划的不确定性，可向当地规划部门请示，结合噪声地图分布情况，进行站外区域的合理规划，如可建议在变电站北侧站外10m范围内禁止修建两层建筑物，在20m范围内禁止修建三层建筑物，实现区域噪声环境达标。

此外，对于某些城市区域，城市发展较快，城市功能较多，各项设施分布比较密集，声环境功能区划分也较复杂，则需要利用现状监测数据，结合软件模拟预测，构建区域现状噪声地图，并根据工程和城市设施建设情况进行不断更新，实现动态管理，为区域新建工程降低噪声影响提供强有力的技术支撑和指导，同时有利于优化区域环境噪声管理及城市规划。