调相机工程环境影响特征分析

戴莉萍，赵爱莲，戴 峥，张小庆

(1.国网上海市电力公司，上海 200120；2.中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司，上海 200001；3. 国网上海市电力公司电力经济技术研究院，上海 200120)

0 引言

调相机是一种特殊运行状态下的同步电机，能在励磁系统作用下自动地在电网电压降低时增加输出无功以维持电压，平滑地改变无功功率的大小和方向；对于特高压直流输电系统来说，调相机可以在直流系统发生严重电压跌落故障时短时内提供大量无功，为系统提供紧急无功电压支撑，有助于直流功率和系统电压迅速恢复，防止电压崩溃[1-3]。鉴于其卓越性能，根据国家电网公司统一部署，调相机将在国内多个直流系统加装[4]。

调相机工程是电网建设采用的新技术，且均与特高压换流站紧邻建设。本文从调相机工程系统组成和工艺流程入手，对产污环节、环境影响特征进行分析，以期为把握和认识调相机工程环评工作重点，同时为制定调相机工程污染防治措施提供依据。

1 调相机工程系统组成及工艺流程

根据目前国家电网公司调相机站典型设计设计资料，调相机工程系统组成主要包括：调相机、启动系统、励磁系统、升压变压器、循环冷却系统、润滑油系统和保护系统[1-3]。

(1) 调相机：目前调相机工程采用的基本为单机额定容量360MVar的调相机，冷却方式为双水内冷(定子绕组、转子水冷，定子铁芯空冷)；在调相机工程中调相机布置于主厂房内。

(2) 启动系统：主要由变频启动装置、SFC输出开关、SFC切换开关等电气设备组成，布置于调相机工程主厂房内。

(3) 励磁系统：主要由励磁控制系统装置和三相环氧浇注干式励磁变压器组成，布置于调相机工程主厂房内，该系统功能为控制调相机的输出电压和无功功率。

(4) 升压变压器：为三相一体、油浸式变压器，户外布置。该设备的功能为将调相机产生的无功功率升压后经配电装置接入电网。

(5) 循环冷却系统：包括闭式循环冷却系统和开式循环冷却系统两部分；调相机运行过程中产生的热量通过闭式循环冷却系统带走，后通过热交换器，闭式循环冷却系统的热量通过带机力通风冷却塔的开式循环冷却系统交换到大气中。由于调相机定子水及转子水水质要求，闭式循环冷却系统采用经化学处理除盐水为冷却介质。调相机工程中闭式循环冷却系统布置于主厂房内。

(6) 润滑油系统：主要由润滑油箱、主辅交流润滑油泵组、温度调节阀、冷油器等以及控制装置和连接它们的管道及附件组成，布置于调相机工程主厂房内。该系统功能为轴承润滑。

(7) 保护系统：对调相机设备等进行监测、控制、保护的仪器仪表等设备，保障电气设备安全可靠运行。

从调相机工程工艺流程和设备组成来看，其与变电站较为类似，但与变电站相比，调相机站增加了调相机、启动系统、励磁系统、循环冷却系统和润滑油系统，减少了无功补偿等设备。

2 调相机工程产污环节及环境影响因素

从调相机工程系统组成及工艺流程(见图1)分析可知，调相机工程环境影响因素如下：调相机、升压变压器、配电装置等运行中产生的工频电场、工频磁场；调相机、升压变压器、循环水泵、机力通风冷却塔等运行中产生的噪声；循环冷却系统排水运行过程中的排水，包括除盐水制备系统产生的反渗透排水及冷却塔排水；二次设备中直流及交流不停电电源系统内到期更换的废弃蓄电池；变压器、润滑油系统事故情况下产生的事故废油；除盐水制备系统中定期更换下来的反渗透膜及离子交换树脂。

图1 调相机工程工艺流程及产污环节

3 调相机工程环境影响特征分析

3.1 污染因子种类

调相机工程与变电站污染因子比较见表1。从表1可以看出，调相机工程环境影响因素与变电站类似，污染因子包括工频电场、工频磁场、设备噪声、反渗透排水、冷却塔排水、废弃蓄电池、反渗透膜、离子交换树脂及事故油。

表1 调相机工程与变电站污染因子比较

环境识别调相机工程变电站电磁环境工频电场、工频磁场工频电场、工频磁场声环境设备噪声设备噪声水环境反渗透排水、冷却塔排水/固体废物废弃蓄电池、反渗透膜废弃蓄电池环境风险事故油、离子交换树脂事故油

调相机工程相较于变电站来说，增加了循环冷却系统产生的反渗透排水、冷却塔排水、反渗透膜、离子交换树脂。

3.2 电磁环境影响特征

调相机工程电气设备组成与变电站类似，站内设备除升压变压器、配电装置及机力通风冷却塔外，其余均布置于主厂房等建筑内，因此，调相机等设备产生的工频电场、工频磁场对调相机站厂界外的环境影响可以忽略，调相机站对外环境产生电磁场影响的设备主要为户外布置的升压变压器、配电装置。

由于调相机工程电磁环境影响近似常规变电站，而变电站对站外电磁环境影响主要与电压等级、建设型式、电气设备型式、电气设备布置及进出线布置型式[5-7]有关，因此，调相机站投运后对站外电磁环境影响可以类比同等电压等级、布置型式及建设规模的变电站电磁环境影响分析得出。

根据国家电网公司调相机工程典型设计，调相机站总平面布置时将产生高电磁场的升压变压器、配电装置布置于站区内远离围墙侧，由于主厂房等建构筑物对工频电场、工频磁场的屏蔽作用，加之调相机工程无配套架空进出线，因此，调相机工程投运后对站外电磁环境影响要小于同等电压等级、相同布置型式的变电站。

3.3 声环境影响特征

调相机工程运行期噪声主要来自调相机、升压变压器、机力通风冷却塔通风及淋水噪声等[8]。工程设计时采取降低噪声措施，实施前、实施后的设备声源见表2。由于调相机站占地面积小，且主厂房及机力通风冷却塔无法远离围墙布置，其噪声对周围声环境影响相对较大；因此，调相机工程声环境影响比同电压等级的常规变电站声环境影响大。

表2 调相机工程设备声源一览

噪声源设备安装位置设备1m处声压级/dB(A)拟采取的降噪措施噪声治理后的声压级/dB(A)声源种类调相机主厂房内80～100调相机外设隔声罩,并利用主厂房的隔声效果主厂房外1m处声压级≤65垂直面声源变压器户外80～90采用低噪声设备2m处声压级≤75水平面声源机力通风冷却塔风机噪声户外70～90采用低噪声风机及风叶出风口1m处声压级≤78点声源机力通风冷却塔淋水噪声户外70～90落水面设置消声毯,进风口采用低噪声格栅进风口1m处声压级≤75垂直面声源

3.4 水环境影响特征

调相机站水环境影响因子为循环冷却系统排水，分为除盐水制备系统产生的反渗透排水及冷却塔排水。由于调相机站供水水源为城市自来水，反渗透排水的水质为自来水浓缩4倍，冷却塔排水为自来水浓缩5倍。因此，调相机站循环冷却系统排水水质简单，属清净下水。

3.5 固体废物影响特征

调相机站运行期固体废弃物包括废旧蓄电池、除盐水制备系统中定期更换下来的反渗透膜。

调相机站内阀控式铅酸蓄电池一般使用寿命约10a，固废产生量低。除盐水制备系统中反渗透膜正常情况下4～5a更换一次，由生产厂家回收处理。因此，调相机工程固废产生量极低。

3.6 环境风险特征

调相机工程环境风险因素为升压变压器、润滑油系统事故情况下的事故漏油，以及除盐水制备系统中定期更换下来的离子交换树脂。

调相机工程设计时，变压器下设置事故油坑，并通过管道与调相机站内新建的事故油池相连；调相机站润滑油系统事故情况下的放油从事故放油点放油，通过沟道最终排至调相机站事故油池收集；事故油坑、油池容积满足设计规程[8]要求，并采取防渗措施。事故情况下的环境风险极低。因此，调相机工程运行期环境风险极低。

4 结论与建议

通过调相机工程工艺系统流程及组成、产污环节分析可以看出，调相机工程虽为新技术，但设备组成与常规变电站类似，相较于变电站来说，增加了调相机、启动系统、励磁系统及循环冷却系统和润滑油系统，减少了无功补偿设备，因此其环境影响也大体与变电站类似，污染因子包括工频电场、工频磁场、设备噪声、废弃蓄电池、事故油。然而，调相机工程有其自身特点，存在循环冷却系统。

鉴于调相机工程设备组成与常规变电站类似，根据《建设项目环境影响评价分类管理名录(2017)》，调相机工程应属于输变电工程。输变电工程环境影响评价类别根据电压等级确定，调相机工程电压等级与其接入的电网电压等级一致，因此，调相机工程的环境影响评价文件根据接入的电网电压等级确定。