500 kV变电站噪声控制措施比较研究

林旗力，唐 蕾，施华彪，杨文杰

(1.中国电力工程顾问集团华东电力设计院，上海 200001;2.国网浙江龙泉市供电公司，浙江 龙泉 323700)

0 引言

随着电网的发展和城镇区域的扩大，新建的500kV变电站周围出现居民住宅等噪声敏感建筑物的现象有增加的趋势［1］。在人们从电网建设获得诸多便利的同时，500kV变电站噪声问题也日益突出。声学系统一般是由声源、传播途径和接收器三个环节组成［2］。首先考虑从声源环节降低变电站噪声影响，对于新建变电站而言，主变压器(主变)、高压电抗器(高抗)等主要噪声源设备选型时应选用低噪声设备;对于现有变电站而言，可考虑对变电站主噪声源设备进行改造。但该方法降噪效果有限，且易对设备的运行产生影响［3］。除了对声源采取降噪措施外，声传播途径的降噪也是噪声控制的重要要素。例如我国现有500kV变电站常利用防火墙等从声传播途径上降低噪声，但该方法仅对特定方向的降噪效果较明显［4］。

本文以某500kV变电站为例，根据变电站的总平面布置，结合国内外现有研究成果与工程经验，提出了多种主变噪声控制措施，并采用Cadna/A噪声预测软件分析比较了各措施降噪效果，以期为500kV变电站的设计和噪声防治提供参考。

1 研究方法

1.1 研究对象

某500kV变电站站址区域地势平坦，围墙内占地约5.9hm2。图1为变电站平面布置示意。变电站内2组高抗采用户内式设计，噪声影响很小。因此，其主要声源为位于站区中央的4组主变。主控楼、主变防火墙以及站区围墙高度分别为11.6m、9.0m以及2.5m。站外噪声敏感建筑物位于东侧厂界外80m(图1)，该建筑物共7层。根据声环境现状监测结果，噪声敏感建筑物处昼、夜间环境噪声背景值较高，分别为56.3dB(A)与48.7dB(A)。

图1 某500kV变电站总平面布置示意

1.2 主变噪声控制措施

为有效降低变电站主变噪声影响，尤其是对噪声敏感建筑物的影响，根据图1给出的变电站总平面布置，结合国内外现有研究成果与工程经验，本文提出了A、B、C 3种主变噪声控制措施，具体见表1。

表1 某500kV变电站主变噪声控制措施

1.3 降噪效果预测分析方法

1.3.1 预测模式

本文参照国家电网公司《特高压输电工程变电(换流)站可听噪声预测计算及影响评价技术规范》［5］，采用德国Data公司 Cadna/A噪声预测软件(Version 3.6.117)分析各措施降噪效果［6－7］。

1.3.2 声源参数

根据《特高压输电工程变电(换流)站可听噪声预测计算及影响评价技术规范》，主变声源简化为平行于地面的面声源，面积为28m2(4m×7m)，高度为2m。从声源各倍频带声功率级(A计权)参数可知。主变的声功率级(A计权)峰值位于中心频率为125Hz的倍频带范围内，这是由于磁致伸缩引起设备本体振动是以额定频率(50Hz)的2倍为基频，使得频率为100Hz的声能量在设备本体辐射的声能量中所占比例最大［8］。

1.3.3 预测高度

根据《工业企业厂界环境噪声排放标准》(GB 12348 －2008)［9］，当厂界有围墙且周围有受影响的噪声敏感建筑物时，测点应选在厂界外1m、高于围墙0.5m以上的位置。由于该变电站仅东厂界(即变电站围墙)外存在噪声敏感建筑物，东厂界噪声排放预测高度取3.1m(高于站区围墙0.6m)，其余三侧噪声排放预测高度取1.5m。根据《声环境质量标准》(GB 3096 －2008)［10］，本文将对噪声敏感建筑物每一层楼面1.5m高度处的声环境质量进行预测。

1.3.4 评价标准

厂界噪声排放评价采用《工业企业厂界环境噪声排放标准》中的Ⅱ类声环境功能区限值，即昼间60dB(A)，夜间50dB(A);厂界外声环境(包括噪声敏感建筑物处)评价采用《声环境质量标准》中的Ⅱ类声环境功能区限值。

2 结果分析与讨论

2.1 厂界噪声排放

表2给出了某500kV变电站厂界噪声排放预测结果。

表2 某500kV变电站厂界噪声排放预测结果

从表2可知，在未采用措施的情况下，500kV变电站东侧厂界噪声排放夜间超标1.9dB(A)。采用噪声控制措施后，东侧厂界噪声排放最大值可减小6.4～9.7dB(A)，昼、夜间均可达标。降噪效果由好至差依次为措施C、措施B和措施A。

2.2 站外声环境质量

图2给出了某500kV变电站对站外噪声敏感建筑物噪声影响预测结果。在假设各楼层背景噪声相同的前提下，将变电站对噪声敏感建筑物噪声贡献值叠加噪声背景值后，得到噪声敏感建筑物声环境质量预测结果(见表3)。

从图2与表3可知，随着楼层的增加，噪声的影响也增加。措施A对站外噪声敏感建筑物的降噪效果较差，采用措施A后，噪声敏感建筑物各楼层处的声环境质量夜间仍无法达标。措施B与措施C的效果明显好于措施A，其中措施B对较高楼层(高于5层)的降噪效果较好，措施C对较低楼层(低于5层)的降噪效果较好。

图2 某500kV变电站对站外噪声敏感建筑物噪声预测

表3 某500kV变电站外噪声敏感建筑物声环境质量预测结果 dB(A)

2.3 讨论

在500kV变电站设计中，措施A为常用的噪声控制措施，其投资少，并且对设备影响也较小。措施B的降噪效果较好，投资适中，但其在主变附近设置隔声墙，则需在变电站内预留建设场地，并且易对主变运行产生影响。因此，在变电站内已预留建设场地，并满足电气专业要求的前提下，则可采用措施B。措施C的降噪效果较好，缺点是投资略高。但是目前不少500kV变电站的GIS设备已开始采用户内布置，措施C的采用可与GIS设备户内布置设计相结合，这样既能减小噪声影响，又不增加额外投资。此外，通过合理的设计，变电站内其他配套建筑也可起到降噪作用。

［1］张红霞，史玉柱，梁汉桥，等.500kV变电站噪声影响及防治措施［J］.电力科技与环保，2012，28(4):50 －51.

［2］翟国庆，潘仲麟.噪声控制技术［M］.北京:化学工业出版社，2006.

［3］Kawaji S，Kanazawa K.Vibration suppression control of transformer core using H∞ control［C］.Proceedings of the 1995 IEEE IECON 21st International Conference.1995.

［4］倪 苑，张广洲，张小武，等.1000kV交流试验基地的噪声评估与治理［J］.高电压技术，2009，35(8):1856 －1861.

［5］国家电网公司.1000kV输电工程变电(换流)站可听噪声预测计算及影响评价技术规范［S］.

［6］李雪亮，徐 振，周 英，等.1000kV特高压变电站声环境影响仿真研究［J］.环境工程技术学报，2012，2(3):264 －270.

［7］Busch T A，Nugent R E.A reduced － scale railway noise barrier＇s insertion loss and absorption coefficients:comparison of field measurements and predictions［J］.Journal of Sound and Vibration，2003，267(3):749－759.

［8］Ver I L，Andersen D W，Myles M M，et al.Field study of sound radiation by power transformers［J］.Power Apparatus and Systems，IEEE Transactions，1981，100(7):3513 －3524.

［9］GB 12348－2008，工业企业厂界环境噪声排放标准［S］.

［10］GB 3096－2008，声环境质量标准［S］.