基于Cadna/A软件的500 kV陆上集控中心噪声影响研究

汪昱昆

(上海勘测设计研究院有限公司，上海 200434)

1 引言

近年来，随着经济的高速发展、城市化进程的不断加快，用电负荷快速增长，电网大容量高压交直流电网的建设成为必然[1～4]，目标是形成全国统一的联网工程，从而实现在全国范围内的资源优化置。随着高压集控中心的大量建设，其电气设备产生的噪声也明显增大，对周围环境的影响愈发明显，其噪声影响越来越引起建设单位、环保部门和公众的关注，已成为急待解决的环境问题[5～7]。这必然导致需要提高变电站噪声控制标准，优化集控中心噪声控制设计。 结合国内某500 kV高压集控中心的工程特点和环境特点，基于Cadna/A噪声预测软件对集控中心一期及二期站界噪声进行了预测分析，结合预测结果和噪声排放标准，提出了合理的噪声治理措施。

2 Cadna/A噪声预测软件

本次评价噪声预测采用声场仿真软件Cadna/A，该软件由德国DataKustik 公司编制。该软件主要依据ISO9613、RLS-90、Schall03等标准，并采用专业领域认可的方法进行修正，计算精度经德国环保局认证。该软件适用于工业设施、公路、铁路与输变电设施等多种声源的影响、评价、工程设计与控制对策研究。在我国，已取得环境保护部环境工程评估中心的认证(国环评估中心文[2001]7号)。

3 工程概况

集控中心场址所在区域地貌形态简单，地形较为起伏，高程在3～8 m间，场地地貌类型单一，地势相对平坦，但场区局部软土发育，综合评价场地稳定性一般，适宜陆上集控中心的建设活动。

一期工程主要包括：新增1台容量为85 MVA的220 kV三相自耦变压器、2台59 MVar的220 kV高压电抗器、自耦变压器35 kV侧母线处装设2套±17 Mvar的集装箱式无功补偿装置。

二期工程主要内容包括：新增2台容量均为900 MWA的500 kV三相自耦变压器、500 kV户内配电装置、220 kV户内配电装置、2台50 MVar及3台55 MVar的220 kV户内高压电抗器、自耦变压器35 kV侧母线处装设7套±40 MVar的集装箱式无功补偿装置。

4 噪声预测

4.1 预测方法

本工程集控中心所在区域声功能区为2类区，因一期工程主变及电抗器等尚未投入运行，故本次厂界噪声预测考虑对陆上集控中心所有噪声源(一期噪声源+二期噪声源)进行建模，即按二期与一期工程电气设施投运后的整体规模进行预测，以厂界外1 m、地面以上1.5 m处的贡献值作为厂界噪声的预测值。

本次声环境敏感目标处预测值考虑将噪声现状监测值与陆上集控中心所有噪声源在声环境敏感目标距地面1.5 m处的贡献值相叠加，以此作为本工程投运后声环境敏感目标处的噪声预测值。

4.2 预测参数选取

本工程运行期噪声源主要是主变压器、电抗器、无功补偿水冷散热器等电气设备以及一期主变压器与电抗器运行产生的噪声等。根据设计文件提供的主变外形尺寸等，推算二期500 kV主变及220 kV电抗器的声功率级分别约为98.5 dB(A)和85.7 dB(A)。二期5台220 kV电抗器均采取室内单独布置，电抗器室东侧为卷帘门。

根据《环境影响评价技术导则 声环境》(HJ2.4-2009)中附录A噪声预测计算模式，室内声源可采用等效室外声源声功率级进行计算。

4.2.1 室内声源等效室外声源声功率级计算方法

室内声源靠近卷帘门处产生的声压级。

电抗室内靠近卷帘门处产生的声压级计算公式如下：

(1)

式(1)中，Q为指向性系数，通常对无指向性声源，声源位于房间中心时，Q取1；R为房间常数；r为声源到靠近卷帘门某点处的距离，m。

其中，电抗室房间常数计算公式如下：

(2)

电抗室平均吸声系数α按下式计算

(3)

式(2)、(3)中，S为房间总表面积，m2；αi为相应材料的吸声系数；si为相应材料的面积，m2。

根据资料可知，电抗室内墙面北侧、西侧、南侧及东侧卷帘门上方采用吸声材料，考虑其吸声效果(α取0.6)；地面与顶部考虑其吸声效果(α取0.06)。由平面布置图可知，主变室内表面积为785.1 m2，代入式(3)得α=0.40。进而计算得主变室房间常数R=521.5。

陆上集控中心5个电抗器布置于5个电抗室房间中心，每个电抗室东侧为卷帘门(单个面积7 m×7 m)，电抗到卷帘门的距离约为3.5 m，计算可得单个电抗器到卷帘门处(电抗室内)产生的噪声声压级Lp1=67.2 dB(A)。

4.2.2 室外靠近卷帘门处声压级

电抗室外靠近卷帘门处声压级计算公式为：

Lp2(T)=Lp1(T)-(TLi+6)

(4)

将室内声源的声压级和透过面积换算成等效的室外声源，按下式计算中心位置位于透声面积(St)处的等效声源的倍频带声功率级：

Lw=Lp2(T)+10lgSt

(5)

电抗室东侧卷帘门消声量按5 dB(A)计，可得电抗室外处声压级Lp2(T)=56.2 dB(A)，等效的倍频带声功率级Lw=73.1 dB(A)。

陆上集控中心主要噪声源强如表1所示。

表1 集控中心主要噪声源强一览

陆上集控中心主要噪声源与四周厂界距离见表2。

建筑物在声学建模中起到声屏障的作用，其高度直接影响声学计算结果。陆上集控中心运维楼、宿舍楼、220 kV配电装置楼、500 k VGIS室、围墙与防火墙等建筑物高度见表3。

表2 本工程主要噪声源强距四周厂界距离

表3 本工程内主要建筑物高度一览

4.3 未采取降噪措施时的噪声预测结果

采取降噪措施前厂界噪声预测等声级曲线见图1，厂界噪声预测值见表4。

图1 采取降噪措施前噪声预测等声级曲线图

表4 采取措施前厂界噪声排放预测结果 dB(A)

由表4可知，北厂界偏西处、北厂界偏东处、西厂界偏北处夜间噪声预测值分别为54.5 dB(A)、53.8 dB(A)、53.1 dB(A)，超过《工业企业厂界环境噪声排放标准》(GB12348-2008)2类标准4.5 dB(A)、3.8 dB(A)、3.1 dB(A)。因此，需要对陆上集控中心噪声采取降噪措施，以保证厂界噪声达标。

5 采取的噪声治理措施及效果

5.1 优化平面布置

经与建设单位、设计单位沟通将布置于场地西北角户外布置的电抗器置入室内布置。

5.2 采取隔声屏障措施

经与建设单位、设计单位进行沟通协调，在保证主变安全运行的前提下，本报告采取对本工程主变周围加装可拆卸式隔声屏的降噪措施，具体描述见表5，隔声屏障布置见图2。采取降噪措施后，厂界噪声预测建模图见图3，厂界噪声预测等声级曲线图见图4，厂界噪声预测值见表6。

表5 隔声屏障尺寸及材料

图2 隔声屏障布置

图3 厂界噪声预测建模

由表6可知，陆上集控中心四周厂界噪声预测值可满足《工业企业厂界环境噪声排放标准》(GB12348-2008)。

6 结语

通过对该拟建的500 kV高压集控中心的噪声源分析、噪声分布预测结果分析及噪声控制方案比选，集控中心采取“电抗器户内布置+安装隔声屏”控制方案后，一期、二期场地噪声均能满足相关标准要求。可见，在设计阶段利用Cadna/A软件对500 kV高压集控中心噪声影响进行模拟预测，可以评价高压集控中心噪声的污染状况，为建设项目的可行性提供相关的依据，并为环境影响评价提供更多的技术支持。

图4 采取降噪措施后噪声预测等声级曲线

表6 降噪措施后厂界噪声排放预测结果 dB(A)