山区大型变电站噪声预测优化方法

严青 张超

摘要：我国大型山区变电站噪声预测存在地形处理粗糙、噪声预测耗时长、声源简化程度大等问题，为解决这些问题，提出了三种噪声预测优化方法，包括基于土石方平衡图的地形分区修正技术、构建噪声接受点进行噪声计算、对大型变电站将主要声源简化为体声源。通过应用噪声预测优化方法，可有效解决山区大型变电站预测过程中存在的问题，缩短噪声预测耗时，提高噪声预测的准确率。

关键词：大型变电站;山区;地形修正;噪声预测;优化

中图分类号：X839 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）12-0-03

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.12.061

Refining methods of noise prediction of large-scale substations in mountain regions

Yan Qing1，Zhang Chao2

（1.Sichuan Electric Power Design&Consulting Co.，Ltd.，Chengdu Sichuan 610041，China;

2.Environmental Engineering Assessment Centre of Tibet，Lhasa Tibet 850000，China）

Abstract：In order to tackle the problems in noise prediction of domestic large-scale substations in mountain regions such as inaccuracy of contour disposal， time-consuming noise calculation and being oversimplified of sources，three refining methods were proposed，including partition correction technique based on earthwork balance diagram，building noise receivers and simplifying main sources as volume sources.It reveals that he problems can be tackled effectively by applying the refining methods， which， moreover，will shorten the time of noise prediction and promote accuracy rate of prediction.

Key Words：Large-scale substations;Mountain regions;Terrain correction;noise prediction;Refining methods

噪声预测是制定噪声污染防治措施的重要依据和手段，对于220kV及以下电压等级的变电站，占地面积较小，地形往往较平坦，噪声预测时仅需要进行简单的场地平整便可开展后续的声源设置、网格计算等步骤。但是对于500kV及以上电压等级的变电站或换流站，占地面积较大，站址处地形不平坦，尤其是位于山区时，地形地貌更复杂，简单的场地平整不能完全构造出局部特殊地形。同时大型变电站面积较大、声源较多、地形复杂，网格计算速度较慢，尤其是当计算多个工况时，耗时更长，如对一个位于山区的±800kV换流站进行噪声预测及方案制定时，其整套流程耗时甚至可达3～5d。大型变电站通常仍按照低电压等级变电站的声源简化方式进行预测，未考虑声源的实体大小，无法反映真实的噪声传播情况。

鉴于以上问题，本文基于Cadna/A软件，从噪声预测的全过程出发，提出了位于山区大型变电站的噪声预测优化方法。

1 大型变电站的地形处理优化方法

以一个位于山区、地形复杂的500kV变電站为例，根据变电站的土石方平衡图，变电站进行站内平整后，站外存在多处局部位置地势高于或低于站内地坪，故需要修筑填方边坡[1]、加筋挡土墙[2]或挖方边坡等设施，且各处边坡的放坡系数等参数均不一致，尤其是在图1中的位置1处，站内地坪和站外边坡之间高差达5m，局部三维图、平面图分别见图2、图3，其余位置高差均低于5m。若按照Cadna/A中的常规地形处理方式，即“Fit DTM to Object”，则会将整个变电站的四周进行统一规则的边坡处理，势必会造成处理后的边坡简化程度较大，与土建工程设置的实际边坡情况不一致。

根据贾凡等人研究，站外地势高低对噪声预测有着重要的影响[3-4]，当站外地势低于站内时，会增大噪声向外传播的能量衰减;而当站外地势高于站内时，则可将站外地势高处作为天然屏障，则围墙与天然屏障之间存在一个多次反射混响区，在这个区域噪声会增强。因此对变电站进行统一规则的边坡处理，则会导致噪声预测结果偏离实际情况，造成预测误差，进而影响噪声控制措施的有效性。

为解决上述问题，本次提出基于土石方平衡图的地形分区修正技术，具体来说包括以下几个步骤：（1）通过土石方平衡图，获取站外边坡的连续地形高程数据;（2）以其中一处边坡规则的区域为基准（如本例中的变电站北侧），利用“Fit DTM to Object”工具进行首次场地统一平整，设置规则边坡的放坡系数;（3）根据各个局部区域边坡的实际高程数据建立地形线（Contour line），并按照土建工程的实际边坡情况逐个修正边坡。

修正完成后，可通过三维视图（见图2）和截面视图（Vertical grid，见图4）查看各边坡情况。

为避免在这个区域测量噪声造成超标，通常建议将围墙设置在天然屏障位置。由图3、图4可知，围墙和边坡之间存在噪声反射增强区，为避免在围墙外1m处设置噪声监测点引起噪声超标，通常建议将围墙设置在挖方边坡处，但在本例中，围墙和边坡之间的区域较狭窄，若将围墙设置在边坡处，则围墙基础势必会超出征地红线，故本例围墙不具备设置在边坡上的条件，但图5中的某换流站则将围墙设置在挖方边坡上。

2 大型变电站的噪声计算优化方法

2.1 缩短噪声预测耗时

对于500kV及以上电压等级的变电站而言，尤其是换流站，站内声源类型和数量较多，如某500kV变电站的声源见图6，某±800kV换流站的声源见表1。

对于大型变电站来说，由于站址处地形因素复杂、起伏较大、声源较多、变电站占地面积较大、站内障碍物较多等因素综合影响，导致变电站网格预测的速度较慢，制定噪声控制措施的耗时长。而制定噪声控制措施的首要问题是确定导致超标的声源和出现超标的区域，以便有针对性地从源头处或从噪声传播途径上采取措施[5]。为此，本次提出缩短噪声计算耗时的方法，具体如下：（1）在未采取任何噪声控制措施条件下进行建模，预测站界及站外敏感目标处的噪声，初步掌握站内外噪声分布情况;（2）在站界（围墙外1m处）均匀布置或在超标区域适当加密布置噪声接受点（见图7），计算各接受点的噪声值，针对其中的超标接受点，找到各声源对超标点位的贡献量，进而对其中影响较大的声源或其传播途径采取降噪措施[6];（3）采取相应的措施（如声屏障措施）后，重新计算各接受点的噪声值，若仍有超标现象，则继续对噪声控制措施进行调整，直至各接受点噪声达标;（4）待各接受点噪声达标后，设置网格计算区域，计算大区域范围内的噪声等声级线分布情况，若计算结果显示仍有局部区域存在超标现象，则进行相应的微调。上述预测方法的优点在于，避免了重复对大区域进行噪声等声级线网格计算，在噪声控制措施调整过程中仅计算各噪声接受点的噪声值，计算程序相对简单，极大地缩短了大型變电站各工况的噪声计算耗时。

2.2 变电站声源简化设置方法

对于110kV、220kV变电站来说，站内主要声源为主变、高抗等，声源平面尺寸及高度通常不超过10m，且变电站占地面积较小，近声场区域较小，因此噪声预测时可将声源简化设置为点源或面源。但是对于500kV及以上电压等级的变电站、换流站而言，一体式主变、换流变等设备尺寸往往超过15m，且为满足远距离输送的要求，会在靠近围墙处设置多组高压电抗器[7]，故近声场区域较大，鉴于近声场中体声源较面声源、点声源衰减慢[8]，故对大型变电站，应将主要声源简化设置为与实体设备相当的体声源，更符合实际声传播规律。

3 结语

本文针对山区大型变电站噪声预测过程中出现的问题，提出了基于土石方平衡图的地形分区修正技术，能构造与土建工程相一致的边坡，通过构建噪声接受点进行噪声计算，能极大地缩短噪声计算耗时，为使近声场、远声场的噪声分布情况更符合实际声传播规律，对大型变电站应将主要声源简化设置为体声源。通过应用上述噪声预测优化方法，可有效解决山区大型变电站预测过程中存在的问题，缩短噪声预测耗时，提高噪声预测的准确率。

参考文献

[1]夏森林，星文太，韩广秋.某变电站边坡开挖岩土力学特性数值分析[J].青海电力，2018，37（4）：37-40.

[2]移根旺，王占华.聚酯土工布筋材挡墙在500kV变电站填方边坡中的应用和坡面绿化技术[J].红水河，2019，38（2）：56-59.

[3]严青，何清怀，曾媛，等.500kV变电站噪声源强迭算与预测方法优化[J].广东电力，2018，31（12）：1-10.

[4]贾凡.基于Cadna/A的变电站噪声影响预测应用研究[J].能源与环境，2019（2）：19-21.

[5]严青，陈笠，何清怀.500kV变电站声屏障技术优化研究[J].能源环境保护，2016，30（6）：19-22.

[6]陈俩，陈双，许超，等.500kV变电站噪声特性及控制[J].四川环境，2015，34（2）：80-84.

[7]齐建召，张国华，李永桂.交流1000kV变电站厂界噪声治理技术研究[J].河北电力技术，2015，34（3）：3-5.

[8]严青，佟如意，何清怀，等.500kV变电站简化噪声源衰减特性研究[J].四川电力技术，2018，41（2）：60-62.

收稿日期：2020-10-10

作者简介：严青（1988-），女，工程师，硕士研究生，研究方向为环境污染防治、环境影响评价。