500kV户外变电站噪声影响预测分析

李艳华

（福建中试所电力调整试验有限责任公司，福建 福州 350007）

0 引言

随着城镇化建设区域的不断扩大，城镇区域用电量不断增加，新建变电站的规模和电压等级越来越大，500kV变电站建设地点也越来越靠近城镇区域，因此变电站周边出现居民等声环境敏感目标的现象也屡见不鲜。对此，国网电力建设单位对变电站运行期产生的噪声高度重视，从变电站选址、设计、环境影响评价等环节，积极开展变电站噪声预测、治理专项行动，从源头控制变电站噪声影响，确保变电站运行期四侧厂界噪声均可满足《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB 12348—2008）中相应排放标准限值要求，周边居民等声环境敏感目标要满足《声环境质量标准》（GB 3096—2008）中相应功能区划标准限值要求。

1 变电站噪声分析

1.1 变电站噪声产生原因

变电站噪声源主要由主变压器（简称主变）、高压并联电抗器（简称高抗）、低压电抗器、低压电容器、高压断路器等各类开关装置操作设备和风机、导线、金具电晕等产生。主变噪声产生的原因比较复杂，主要是由铁芯磁滞伸缩变形和绕组、油箱及磁屏蔽内的电磁力引起的。与主变原理相似，高抗噪声也是由铁芯磁滞伸缩及绕组振动产生。低压电抗器采用干式空芯型时，其噪声主要是由线圈振动引起的，采用油浸铁芯时，噪声产生原理与高抗类似。低压电容器噪声由电容器振动引起。高压断路器等各类开关装置操作引起的噪声不连续，且持续时间短。风机产生的噪声主要来源于扇叶旋转造成的空气旋涡流动噪音[1]。在变电站噪声影响预测中，主要考虑主变压器、高压电抗器、低压电抗器、低压电容器的影响。

1.2 变电站噪声特性

主变及电抗器的噪声频率主要集中在63Hz～1000Hz，噪声频谱一般在63Hz、125Hz、250Hz、500Hz处出现明显的峰值。风机设备的噪声主要是中高频率，波长短，衰减快。低频噪声波长长、衰减慢、传播距离远，且穿透性强，能避开障碍物[2]。

2 某500kV变电站基本概况

2.1 变电站工程组成

该文选用某500kV变电站进行噪声影响分析，变电站按终期规模一次性征地，主要建构筑物、围墙等一次性建设。本期新建1台主变，1组高压并联电抗器、1组低压无功补偿装置，预留3台主变及每台主变低压侧配备的低压无功补偿装置场地，某500kV变电站工程组成见表1。

表1 某500kV变电站基本组成一览表

2.2 变电站平面布置

某500kV变电站大致呈矩形布置，长216.5m，宽165m。站内电气总平面按三个区域布置，其中500kV配电装置布置在站区东北部，采用户外GIS电气设备，架空出线；220kV配电装置布置在站区西南部，采用户外GIS电气设备，架空出线；中部布置主变压器及35kV继电器小室，主变区域按远景规划布置四组单相油浸自冷变压器，主变相间设防火墙，35kV配电装置采用“一”字型布置型式；全站建设1组高压电抗器，布置在站区东南侧，主控制楼及警卫室布置在站区西北侧，进站道路从站址西北侧引接。变电站总平面布置如图1所示。

图1 某500kV变电站总平面布置图

2.3 变电站主要建筑物

噪声传播三要素为声源、传播途径及受声点[3]。因此变电站厂界噪声贡献值不仅与主变、高抗等电气设备的噪声源强有关，还与声源和厂界的距离、变电站内主控楼等建筑物的阻隔有关。500kV变电站内实体障碍物主要有主变间防火防爆墙、主控楼、继电器小室、围墙等。变电站内主要建筑物尺寸见表2。

表2 某500kV变电站主要建筑物尺寸一览表

2.4 变电站噪声源强分析

变电站运行期主要考虑主变压器、高压电抗器、低压电抗器的噪声影响。根据《220kV～750kV变电站噪声控制设计技术导则》（Q/GDW 11125—2013）推荐噪声源强及对已投运500kV变电站主变压器的类比监测数据，本次预测变电站噪声源强取值详见表3。

表3 某500kV变电站主要设备噪声源强一览表

3 某500kV变电站噪声影响预测分析

该文利用Cadna/A软件预测变电站噪声。Cadna/A软件的理论基础与《环境影响评价技术导则 声环境》（HJ 2.4—2021）一致，并经原国家环保总局环境工程评估中心认证，可作为建设项目环境噪声预测、评价和控制方案设计的预测软件。

噪声由声源点传播到受声点，将受到传播距离、空气吸收、障碍物反射与屏蔽等因素的影响，预测点处声压级随距离增加逐渐衰减。根据《环境影响评价技术导则 声环境》（HJ2.4—2021）中户外声传播的衰减预测模式，借助Cadna/A软件预测变电站厂界及周边声环境敏感目标噪声[1]。

首先，建立坐标系，确定各噪声源点坐标和预测点坐标，见表4。根据噪声源与预测点之间的距离以及声源特性等情况，可将声源简化成点声源、线声源或是面声源。

表4 某500kV变电站声源的坐标位置

其次，根据变电站总平面布置图得出各声源到预测点之间的距离以及主控楼等建筑物的位置，由《环境影响评价技术导则 声环境》（HJ2.4—2021）附录A中的预测模式及Cadna/A软件预测出各声源到预测点的声压级，再计算各预测点受各声源影响产生的总A计权声压级。

再次，预测点位。以变电站四侧围墙为厂界，距变电站东南侧153m、东北侧180m处各有一处声环境敏感目标。因此东南侧、东北侧预测点在围墙外1m，围墙上方0.5m（即2.8m），西北侧、西南侧预测点在围墙外1m，离地1.2m。

最后，预测结果。根据Cadna/A预测软件计算，本期4号主变投运后，变电站厂界噪声预测结果见表5。

根据表5的预测结果可知，变电站的西北侧、西南侧厂界昼夜间噪声均可满足《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB 12348—2008）2类标准限值要求（即昼间≤60dB（A），夜间≤50dB（A））[4]。由于4号主变距离东南侧以及高压电抗器距东南侧、东北侧厂界距离较近，因此变电站东南侧、东北侧厂界噪声无法满足《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB 12348—2008）2类标准限值要求。

表5 本期厂界噪声预测值

4 噪声治理措施

4.1 确定噪声治理措施

根据众多研究结果发现，在距离噪声源强较近处进行隔声降噪的效果最好。但考虑在4号主变C相及高压电抗器附近加设隔声措施的降噪方案会给运行期变电站巡视及检修带来诸多不便。因此，本次降噪措施确定采用加高厂界围墙并结合隔声屏障的降噪方案。为确保变电站终期规模建成投运后，四侧厂界昼夜间噪声均满足《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB 12348—2008）2类标准限值要求，经过Cadna/A预测软件多次计算，将东南侧（长60m）、东北侧（长60m）正对高压电抗器方向的围墙加高至3m，并在顶部加设1m隔声屏障。将东南侧（长105m）、东北侧（长130m）其余段围墙加高至3m，并在顶部加设0.5m隔声屏障[5-9]。加装措施后，变电站总平面图如图2所示。

图2 某500kV变电站加装措施后总平面布置图

4.2 噪声治理措施可行性分析

将变电站东南侧（长60m）、东北侧（长60m）正对高压电抗器方向的围墙加高至3m，并在顶部加设1m隔声屏障，将东南侧（长105m）、东北侧（长130m）其余段围墙加高至3m，并在顶部加设0.5m隔声屏障后，变电站本期运行期噪声预测结果见表6，终期规模运行期噪声预测结果见表7。

表6 加装措施后本期厂界噪声预测值

表7 加装措施后终期厂界噪声预测值

根据预测结果，将变电站东南侧（长60m）、东北侧（长60m）正对高压电抗器方向的围墙加高至3m，并在顶部加设1m隔声屏障，将东南侧（长105m）、东北侧（长130m）其余段围墙加高至3m，并在顶部加设0.5m隔声屏障。本期及终期规模运行时厂界噪声均满足《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB 12348—2008）2类标准限值要求。该降噪措施不仅在施工方案上可行，而且也不会给运行期的巡视及检修带来不便，且变电站终期规模运行期四侧厂界噪声也可达标。同时通过调查实际运行的变电站，加高围墙及隔声屏障是众多500kV变电站噪声防治的首选方案。综上所述，该降噪措施方案可行。

5 结论

该文借助Cadna/A预测软件进行本期及终期500kV变电站运行的噪声预测分析，在考虑了施工可行性及运行期巡视、设备更换检修便利性的基础上，提出了在变电站厂界超标侧加高围墙并加装隔声屏障的措施，使变电站四侧厂界噪声均满足《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB 12348—2008）2类标准限值要求。