山东电网500 kV变电站声环境影响预测及噪声控制方案研究

张友泉，张 杰，安 鹏，时洪基，孙宝峰

（国网山东省电力公司，济南 250001）

山东电网500 kV变电站声环境影响预测及噪声控制方案研究

张友泉，张 杰，安 鹏，时洪基，孙宝峰

（国网山东省电力公司，济南 250001）

分析了变电站环保面临的主要问题及影响，结合变电站建设特点及主要噪声问题，提出变电站声环境评价的步骤。在此基础上，以山东某新建典型500 kV变电站为例，介绍变电站投运厂界环境噪声预测方法，分析500 kV变电站运行对厂界环境噪声的影响，并提出相应的防治措施，为500 kV变电站设计和噪声防治提供参考。

变电站；声环境；噪声预测

0 引言

近年来，伴随着中国经济的快速发展，中国的电网发展迅速，规模越来越大，电压等级越来越高，变电站布点越来越密集。但与此同时，由于公众对于环保问题的关注逐步增多，要求越来越高，电网项目的环保问题已成为公众关注的焦点之一。其实，电网项目工艺流程并不复杂，其环保问题主要分为变电站和线路两类工程的环保问题。其中，主变压器的电磁及噪声影响是变电站最主要的环保问题。变电站的声源比较简单，但由于变压器的噪声主要以中、低频噪声为主［1］，且变电站一般都是全天不间断工作，如果处理不好变电站的噪声问题，对变电站周边居民的影响很大［2］。因此，在一些大型变电站建设项目如500 kV变电站建设的过程中，做好噪声的预测及防治工作，是电网工程环保工作的重点内容。

1 山东电网500 kV变电站建设特点

山东电网500 kV变电站多数采用典型设计方案。一般变电站总平面布置整体呈矩形。终期规模容量为4台1 000 MVA主变，主变采用户外布置，一字型排列位于场地中央。主变前后两侧分别为500 kV配电装置区及220 kV配电装置区。500 kV、220 kV配电装置均采用户外GIS设备，最大可能缩减变电站占地面积（一般占地面积3.5～4.2 hm2）。以山东电网某新建500 kV变电站为例，该变电站配电装置按电压等级分成3列布置，该站大门向南开，站区由西至东依次为：500 kV配电装置、主变压器（含35 kV无功补偿装置）、220 kV配电装置。变电站500 kV线路分南、北方向出线，主接线采用一个半断路器接线，220 kV线路向东出线，主接线采用双母线双分段接线，主控通信楼布置在变电站南部站前区（进大门东侧）。进站道路布置在站区南部主变与500 kV配电装置之间。该500 kV变电站的总平面布置图见图1所示。山东电网500 kV变电站通常占地面积很小，布局紧凑，节约了土地。但与此同时，由于占地小，主变压器距离围墙较近，噪声的衰减距离小，很容易造成厂界噪声超标。

图1 山东某新建500 kV变电站平面布置图

2 声环境评价步骤

变电站的厂界噪声预测采用HJ 2.4—2009《环境影响技术导则—声环境》［3］推荐的噪声模式进行预测计算，并根据GB 12348—2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》及GB 3096—2008《声环境质量标准》规定的标准对厂界环境噪声排放及周围声环境质量进行预测评价。

1）建立坐标系，确定各声源和预测点坐标，并根据声源性质及预测点与声源之间的距离等情况，把声源分类简化成点声源、线声源、或者面声源［3］。

2）计算噪声从各声源传播到预测点的声衰减量，并进一步由此计算各声源单独作用在预测点所产生的A声级（LAi）。

3）计算声级［3］。建设项目声源在预测点产生的等效声级贡献值（Leqg）为

式中：Leqg为建设项目声源在预测点的等效声级贡献值，dB（A）；LAi为声源在预测点产生的A声级，dB（A）；T为预测计算的时间段，s；ti为i声源在T时段内的运行时间，s。

预测点的预测等效声级（Leq）为

式中：Leqg为建设项目声源在预测点的等效声级贡献值，dB（A）；Leqb为预测点的背景值，dB（A）。

4）计算声传播衰减［3］。首先计算点声源的衰减，无指向性点声源几何发散衰减的基本公式为

式中：LA（r）为距离声源r处的A声级，dB（A）；LA（r0）为参考位置r0处的A声级，dB（A）。

其次计算面声源的衰减。设面声源的长为b，宽为a（b＞a），预测点和面声源中心距离为r。当r＜a／π时，几乎不衰减（Adiv≈0）；当a／π＜r＜b／π，距离加倍衰减3 dB左右，类似线声源衰减特性（Adiv≈10 lg（r／r0））；当r＞b／π时，距离加倍衰减趋近于6 dB（A），类似点声源衰减特性（Adiv≈20 lg（r／r0））。

3 500 kV变电站噪声预测评价

3.1 变电站声环境质量现状监测

以山东某新建500 kV变电站为例（下述内容均以该变电站为例进行说明），在站址四周设置4个噪声现状监测点。声环境质量监测结果如表1所示。

表1 变电站声环境质量现状监测值 dB（A）

由噪声现状监测结果可见：该变电站站界周围的声环境质量昼间为36.8～38.2 dB（A）、夜间为35.0～35.8 dB（A），昼间、夜间均满足GB 3096—2008《声环境质量标准》中2类标准。

3.2 厂界环境噪声预测

根据变电站的总平面布置，列出变电站的声源汇总表，详见表2。

表2 山东某新建500 kV变电站噪声源

同时，根据声环境评价的评价范围，确定原点坐标 （西侧围墙向南延伸500 m、南侧围墙向西延伸500 m后两条线的垂线的交点），及各声源的坐标位置，详见表3。

表3 新建500 kV变电站工程声源的坐标位置 m

表4 变电站工程噪声预测主要项目参数 m

根据该变电站的主变的参数，可将单相主变看作4个垂直面声源进行计算。其在0～5.5／π（0～1.75 m）范围内不衰减，在5.5／π～12／π（1.75～3.82 m）范围内类似线声源衰减特性，在12／π至预测点处类似点声源衰减特性。该变电站采用的主变距离其2 m处的设备声源为70 dB（A），因此，在2～3.82 m之间类似线声源衰减特性，共衰减2.81 dB，在3.82 m至预测点处类似点声源衰减特性。因此，可将变电站主变简化为点声源的计算，r0简化为3.82 m，此时的LA（r0）＝67.19 dB（A）。低压电抗器可作为点声源直接进行计算。

将各参数分别计算至各侧围墙的贡献值后，将所有贡献值叠加，计算得出变电站的厂界环境噪声预测值。预测结果见表5所示。

表5 变电站投运厂界环境噪声排放预测结果 dB（A）

由表5可知，工程投运后在变电站南北两侧厂界噪声预测点处的排放值均小于48.5 dB（A），昼、夜间均能够满足GB 12348—2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》2类标准。

同时，为了了解变电站建成后的周围声环境质量是否产生变化，可将厂界噪声的贡献值与环境现状值叠加。具体结果如表6所示。

表6 变电站投运后厂界外声环境质量预测 dB（A）

由表6可知，本期工程在变电站的声环境质量预测值夜间为40.2～48.7 dB（A）、昼间为40.8～48.8 dB（A），均能够满足GB 3096—2008《声环境质量标准》的2类标准。

图2 变电站厂界环境噪声排放预测结果

3.3 变电站运行期采取的降噪措施

从声源上入手进行防治，尽量使用低噪声设备和工艺。如新建500 kV变电站主变压器采用的是声源为70 dB（A）的主变。常规变电站采用的声源为75 dB（A），若该变电站仍然采用75 dB（A）的主变，其运行期北侧的厂界环境噪声排放将难以满足GB 12348—2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》的2类标准要求。而当变电站采用声源为70 dB（A）的主变后，其北侧的厂界环境噪声排放值为48.5 dB（A），能满足GB 12348—2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》规定的2类标准。

从传播途径上降低噪声［4］，采用吸声，隔音，隔振材料降低噪声［5］，如本工程变电站的北侧变压器北侧加装了防火墙，在一定程度上起到了隔声降噪的作用。

4 结语

以山东某新建500 kV变电站为例，预测了山东电网典型的500 kV变电站的噪声影响。由计算结果可知，按照山东电网变电站的典型设计方案，变压器在选型时，需对设备声源提出要求，一般要求距离主变2 m处的声源不大于70 dB（A）。对于个别仍不能满足标准要求的变电站，可单独采取加高围墙、设置噪声控制区、加装隔声墙等措施，保证噪声达标。

［1］陈秋，李振海.变电站噪声防治方案研究［J］.电力环境保护，2006，22（3）：49-51.

［2］王远东，徐禄文，沈加曙.变电站环境噪声预测研究［J］.环境工程，2012（S1）：179-181.

［3］HJ 2.4—2009 环境影响评价技术导则—声环境［S］.

［4］杨敏，仲兆平，严青，等.220 kV城市户内变电站声场模拟与分析［J］.东南大学学报（自然科学版），2010，40（6）：1 226-1 231.

［5］秦建新.建设环保型变电站是城市电网发展的必然趋势［J］.华北电力技术，2005，40（7）：36-39.

Acoustic Environmental Impact Prediction Noise Control Scheme Study of 500 kV Substations in Shandong Power Grid

ZHANG Youquan，ZHANG Jie，AN Peng，SHI Hongji，SUN Baofeng
（State Grid Shandong Electric Power Company，Jinan 250001，China）

The main problem and the impact of the substation environmental protection are analyzed.According to the characteristics of substation construction and the main noise problems，steps of substation sound environment assessment are proposed.Taking a new typical 500 kV substation in Shandong for example，the method of calculating boundary noise levels of a typical substation is put forward， the influence of substation on environmental noise at the boundary is analyzed， and corresponding prevention measures are proposed，which provide references for the design and noise prevention of 500 kV substations.

substation；sound environment；noise predicting

TM63；X593

A

1007-9904（2017）03-0006-04

2016-10-08

张友泉（1967），男，高级工程师，从事电网规划、输变电工程可研管理工作；

张 杰（1982），男，高级工程师，从事电网规划和输变电工程可研管理工作；

安 鹏（1981），男，高级工程师，从事电网规划和电力系统运行分析工作；

时洪基（1985），男，工程师，从事电网规划和电网项目前期工作；

孙宝峰（1966），男，高级工程师，从事电网规划和电网项目前期工作。