典型高压直流换流站噪声治理研究

＊王首魁 房小健 王辉 刘强

（1.中国南方电网有限责任公司超高压输电公司 广东 510700 2.中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司 湖北 430071）

1.概述

(1)噪声控制技术在高压输电领域的发展应用

由于我国的能源资源与经济发展地区的地理分布极不均衡，伴随着我国经济的快速发展，为实现西南水电东送和西北、华北火电南送，采用高压直流输电已是我国输电建设的一大趋势，伴随着的环境噪声问题也更加突出[1]。

针对相应的环境噪声问题，我国分别从设备噪声本体、传播途径以及接收端的控制方法进行了相应的研究，取得了一些成果和经验。华新换流站由于周围居民较多，其换流变降噪首次采用了ABB公司设计的封闭隔声箱式（BOX-IN）结构，之前我国已建成的高压直流换流站，多采用声屏障降噪措施[2]。高岭背靠背换流站则首次采用了由国内单位负责设计的换流变可拆卸式BOX-IN降噪方案。之后，又有技术人员改进设计出了移动式BOX-IN，缩短了其拆卸和安装所需时间，降低了维修的难度，并在奉贤换流站、两渡工程等的噪声治理中被采用[3]。

以上的治理措施多是从控制传播途径上加以治理，只能被动地对噪声加以治理，往往存在治理经费高、效果不明显的缺点，因此近些年来南方电网开始对设备本体的噪声也开展了相应的研究，如对电容器的内部结构的相关改进，通过在内部加消声器对电容器的噪声进行控制，取得了相应的成果，目前工作正在进一步深化[8-10]。

本研究选取典型高压直流换流站（宝安换流站）作为研究对象，开展全厂噪声治理理论和工程研究，减少高压直流换流站的噪声问题。

(2)工程概况

±500kV宝安换流站位于广东省深圳市光明新区白花社区，是一座典型的直流输电系统受端换流站，站内装设换流变压器12台，备用2台；装设500kV变压器4台，500kV出线、220kV出线及相关的交流配电装置。根据环评批复，站外环境敏感目标噪声应满足《声环境质量标准》（GB3096-2008）2类区标准，厂界噪声执行《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB12348-2008）中的2类标准。项目投产阶段，居民敏感点主要位于站址南侧；至后续项目扩建时，在站址东侧、北侧、西侧均产生了新增的敏感点。

2.换流站噪声现状

(1)噪声治理现状

宝安换流站建成后，为改善换流站周边噪声条件，建设单位对换流站已进行了第一期噪声治理，主要措施有：在换流变压器防火墙前增设可拆装的隔声屏，防火墙及主控楼墙壁增加吸音材料；部分南侧围墙顶部设置隔声屏障。

在项目建成投运后，周边村民陆续在换流站东侧、北侧、西侧建立起了零星分布的养鸡场、看护棚等敏感点，随着新版《建设项目环境保护条例》及事中事后监管越来越严格，则必须对宝安换流站第一期噪声治理时未予考虑的东侧、北侧、西侧厂界噪声治理纳入整治范围，进行第二期治理，确保厂界、敏感点各项数据满足国家限制要求。

(2)噪声治理措施研究

①换流站主要声源分析

宝安换流站主要声源有交流滤波器组中的电抗器和电容器、换流变压器、交流变压器、空调冷却机组、冷却塔等，为后续精准建模提供依据，工作人员对宝安换流站内的主要声源及厂界敏感点进行了现场噪声测试。测试目的包括：

A.通过对主要声源设备的噪声频谱及振动频谱的同时测量，分析各部件振动级与声压级的相关性情况，查明主要声源设备的重点发声部件（部位），为制定合理的声学处理措施提供技术依据。B.摸清换流站主要声源对厂界及敏感点的噪声贡献大小，为不同方案的技术经济分析提供计算依据。C.为最终噪声治理方案的选取及规划决策提供科学依据。

该研究的访谈对象为两所学校所调查班级的任课老师和每个班好、中、待转的3名学生，以及其中一所中学的英语教研组长。笔者设计了老师学生各6个开放性问题。

表1 宝安换流站主要声源特性

图1 宝安换流站主要声源噪声与振动特性

监测结果显示，A型双调谐滤波器电抗器主要发声部位为外壳，其主要频率为600Hz、700Hz和1200Hz；电容器C1辐射噪声带有明显指向性，主要发生部位为接线端面，其主要频率为500Hz。C型并联电容器电抗器主要发声部位为外壳，其主要频率为2100Hz；电容器C1辐射噪声带有明显指向性，主要发生部位为接线端面，其主要频率为500Hz。A型双调谐滤波器对厂界点及敏感点的噪声贡献大于C型并联电容器，两者差距在10dB(A)以上。主变压器噪声谱线峰值出现在100Hz、200Hz、300Hz，100Hz的高次谐频，能量主要分布在100～600Hz；换流变压器噪声谱线峰值出现在100Hz、400Hz，其中400Hz的噪声最为明显。

根据测量结果表明，宝安换流站南侧厂界及外居民敏感点各项数据均满足国家标准要求，所以将换流站东、西、北侧部分厂界及厂界外居民敏感点作为第二期噪声治理的重点。经现场调查和实地测量，换流站周边个别敏感点也存在一定额噪声排放，与换流站的声存在相反的指向性，如，北侧敏感点2为一处养鸡场，经反复测试，得出了正常工况下敏感点2处的声强测试结果，其中红色表示声强方向为站内指向敏感点，黑色表示声强方向为敏感点指向站内（见图2）。

图2 敏感点2声强测量结果

由上图可知，影响敏感点的噪声全部来自换流站，其中第一峰值频率1250Hz和第二峰值频率为630Hz全部来自于A型双调谐滤波器电抗器；第三峰值频率500Hz则主要来自于A型双调谐滤波器电容器，因此需重点对这两种声源进行降噪处理。

3.噪声治理方案

(1)预测模型建立

为验证预测模型的准确性，本研究采用Canda/A、SoundPLAN两种噪声预测软件对宝安站第二期治理前、治理后两种情况下的噪声影响情况进行了预测，并将预测结果与现场实测值进行对比，预测模型见图3。

图3 500kV宝安换流站第二期噪声治理三维预测模型

(2)治理方案

经对声源的分析以及换流站现有场地的布置，考虑到日后检修和设备通风散热的需要，结合声源降噪方案，提出以下综合降噪方案：

方案1：更换6组滤波器组的L1、L2电抗器，声功率级小于85dB(A)；对6组滤波器组的C1电容器设置底部阻尼隔声套筒（声功率级小于76dB(A)）。滤波器场地附近围墙处新建最高15m声屏障，其余部分局部围墙处新建最高7m围墙声屏障。大门更换为实心不锈钢铁门，高3m。

方案2：更换6组滤波器组的L1、L2电抗器，声功率级小于85dB(A)；滤波器场地附近围墙处新建最高18m声屏障，其余部分局部围墙处新建最高9m围墙声屏障。大门更换为实心不锈钢铁门，高3m。

方案3：更换6组滤波器组的L1、L2电抗器，声功率级小于85dB(A)；更换6组滤波器组的C1电容器为低噪声电容器(单元声功率级小于70dB(A))；滤波器场地附近围墙处新建最高13m声屏障，其余部分局部围墙处新建最高7m围墙声屏障。大门更换为实心不锈钢铁门，高3m。

经综合比选，推荐采用方案3作为工程实施方案，该方案可保证换流站所有厂界和周边敏感点各项监测数据全面满足国家限值要求，一劳永逸解决宝安换流站噪声扰民问题。该方案屏障高度相对较低，屏障距离交流滤波器场远，方便日后电气设备更换检修，不会造成电气设备运行隐患。

采用SoundPLAN噪声预测软件对上述各方案的降噪效果进行预测，推荐的降噪方案预测见图4。

图4 推荐降噪方案实施前后预测网格图

4.结论

宝安换流站噪声治理项目通过多种降噪方案的噪声模拟，保证其经济性优良，能够有效降低换流站整体噪声水平，确保换流站厂界与居民敏感点全面满足国家限值标准，化解噪声扰民问题。该项目对声源降噪措施的探索，以及声源降噪与声屏障相结合的噪声治理思路对同类项目起到借鉴作用。

根据以上现状测试和噪声影响预测结果，采用可研推荐方案可以达到招标文件中噪声控制目标的要求。站区厂界满足《工业企业厂界噪声排放标准》（GB12348-2008）中2类标准、厂界周边居民区满足《声环境质量标准》（GB3096-2008）中2类声环境功能区噪声限值要求。