基于Cadna/A软件下500kV户外变电站噪声预测分析

周 翼，林 炬，刘吉刚，李 辉

（1.江苏辐环环境科技有限公司，江苏 南京 210019；2.国网安徽省电力有限公司阜阳供电公司，安徽 阜阳 236000）

随着电网的发展和城镇区域的不断扩大，新建变电站的规模及电压等级也愈来愈大，500kV户外变电站也愈来愈多，周边出现居民住宅等噪声敏感建筑物的现象也屡见不鲜，变电站噪声影响愈来愈受到公众关注[1]，电力建设单位对此高度重视，积极开展变电站噪声治理专项行动，确保变电站建成后对周边居民的影响在可接受的范围内，且能满足相应的标准要求。因此，在变电站的设计、环境影响评价等环节中，均将噪声预测纳入其中[2-3]。

众所周知，变电站噪声作为一种低频噪声，具有声波长、衰减慢、穿透性强等特性，长时间暴露在高强度低频噪声中能引起各种身体上的不适，使得人们对此低频噪声的反感程度要远高于同一响度条件下的其他噪声[4-6]。噪声的传播主要由三要素构成：声源、传播途径和受声点。本文将利用Cadna/A软件对某500kV户外变电站进行本期及终期规模的噪声预测，并采用围墙加高结合隔声屏障的传播途径处降噪的方案进行有效降噪。

1 Cadna/A预测软件简介

Cadna/A软件为德国datakustia公司开发的一款噪声预测软件[7]，运行于Windows平台、界面友好、功能强大，其计算原理源于ISO 9613-2：1996《Acoustics-Attenuation of Sound During Propagation Outdoors》，广泛应用于环境影响评价、建筑设计、交通管理、城市规划等领域。经原国家环保总局环境工程评估中心认证，该软件理论基础与《环境影响评价技术导则-声环境》（HJ 2.4-2009）一致，可以作为我国区域环境噪声预测、评价和控制方案设计的工具软件。

2 某500kV变电站平面布置、站内建筑物及噪声源分析

2.1 变电站平面布置

某500kV变电站大致呈矩形布置，东西向长171m，南北向长216.6m。500kV配电装置布置在站区东侧，采用架空出线；220kV配电装置布置在站区西侧，亦采用架空出线；主变位于站区中部，主控通信楼和警卫室布置于站区南侧，位于站内道路两侧，500kV继电器室布置于500kV配电装置区域，站用变、35kV、220kV继电器室、站用电室及雨淋阀室布置在主变区域，进站道路由变电站南侧正对主变运输道路进站。站内总平面布置图见图1。

图1 某500kV变电站总平面布置图

2.2 变电站噪声源分析

某500kV变电站运行期间的噪声主要来自主变压器和低压电抗器，根据《特高压输电工程变电（换流）站噪声预测计算及影响评价的技术指导书》相关说明[8]，500kV变压器按照水平面声源进行计算，面声源预测按照该技术指导书中面积28m2（4m×7m）、距地面高度2m；低压电抗器在设备招标采购文件中对低压电抗提出声级限值，要求低压电抗器1m处声压级不超过75dB（A），亦按照水平面声源进行预测分析，等效为面积7.5m2（2.5m×3m）、距地面高度1.5m；预测计算噪声源强见表1，本期及终期噪声源强分布见图2、图3。

图2 某500kV变电站本期规模声源分布情况示意图

图3 某500kV变电站终期规模声源分布情况示意图

表1 某500kV户外变电站主要噪声源强情况表

2.3 站内主要建筑物

变电站厂界噪声值不仅与声源处声功率级密切相关，亦与传播途径上存在的实体障碍物尺寸有关，不同尺寸的障碍物对噪声的衰减及整个声场的分布影响很大。某500kV变电站内声源和预测点之间存在多个实体障碍物，如围墙、建构筑物等起声屏障作用，从而引起声能量的较大衰减。在噪声预测分析中，可将各种形式的屏障简化为具有一定高度的薄屏障。

本次预测的某500kV变电站全站共有建筑物6座，不考虑构架梁柱、电气设备等体量较小的实体隔声降噪影响，本次噪声预测建模计算仅考虑站区内主变及电抗器区防火防爆墙，以及站内实体障碍物的屏蔽作用，主要有主控通信室、继电器室、警卫室等。站区主要实体障碍物高度见表2。

表2 某500kV户外变电站主要实体障碍物高度一览表

3 本期及终期规模下的噪声预测预测分析

由于本期新建的2组变压器均位于站区中央，布置较为紧凑，其中#3主变A相距离北侧围墙约48m，#2主变C相距离南侧围墙约58m，每相主变两侧均建有防火防爆墙，可以适当地降低噪声对周围环境的影响；本期新建的低压电抗器台数相对较少，电抗器两侧亦建有防火防爆墙，对噪声也有一定的阻隔作用；通过预测分析，500kV户外变电站本期规模建成后，四侧厂界昼间、夜间噪声排放值均能够满足《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB 12348-2008）2类标准要求[9]。终期规模建成后，4组变压器及4组低压电抗器将全部建成，其中#4主变A相距离北侧围墙约12m，#1主变C相距离东南侧围墙约30m，4组电抗器距离西侧围墙约35m，自北向南排开；通过预测分析，西侧、北侧及东南角部分区域厂界夜间噪声排放值无法满足《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB 12348-2008）2类标准要求；其余侧厂界昼间、夜间噪声排放值均能够满足《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB 12348-2008）2类标准要求，因此，为确保终期规模建成后能够满足《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB 12348-2008）2类标准要求，需对超标侧进行噪声治理。本期及终期厂界噪声预测结果见表3，噪声预测等声级线图见图4、图5。

表3 某500kV户外变电站本期及终期厂界噪声预测结果单位：dB（A）

图4 本期规模噪声等声级线图

图5 终期规模噪声等声级线图

4 噪声治理措施的确定

根据噪声预测结果，该500kV户外变电站终期规模建成后，西侧、北侧及东南角部分区域厂界夜间噪声排放值无法满足《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB 12348-2008）2类标准要求，需要对超标侧进行噪声治理。众多学者研究发现，在距离声源处进行隔声降噪，噪声治理效果是最佳的[10-11]，但在考虑运检单位巡视、设备更换检修等常见工况的基础上，声源附近加设隔声措施的降噪方案对后期变电站巡视及检修会带来诸多不便，同时也会影响变压器的散热，因此，本次降噪措施确定采用围墙加高结合隔声屏障的降噪方案。为确保变电站终期规模建成后能够满足相应标准要求，经过多次计算，西侧围墙加高至3m，并在顶部加设1.0m隔声屏障，北侧及东南角围墙需加高至3m，并在顶部加设0.5m隔声屏障，其余侧围墙保持2.3m，厂界处昼间、夜间噪声排放值可满足《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB 12348-2008）2类标准要求。

5 治理措施的有效性分析

通过预测可以看出，由于本期建设规模仅2台500kV主变压器、2台低压油浸式电抗器，降噪方案无需按照终期建设，但考虑终期扩建时围墙高度不便于继续加高建设，因此在满足本期降噪需求及终期可实施性的基础上，西、北两侧围墙升高至3.0m高度，东南角处围墙升高至3.0m高度，同时围墙顶部均预埋地脚螺栓，以备后期扩建时加设隔声屏障，其余围墙保持2.3m的常规高度。加装措施后的噪声预测结果见表4，噪声预测等声级线图见图6，具体降噪方案见图7。

图7 本期规模下某500kV变电站围墙加高区域示意图

常规围墙方案已能满足本期规模下《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB 12348-2008）2类标准要求，该降噪方案实施后，厂界更能够满足相应的标准要求；结合表4及图6可知，终期规模投运后，仅需在西侧、北侧及东南角围墙预留位置设置一定高度的隔音屏障，其中西侧设置1m高隔音屏障，北侧及东南角设置0.5m高隔音屏障，远期厂界噪声排放均能够满足《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB 12348-2008）2类标准要求。综合多方因素，该降噪措施不仅在施工上可行，亦不会对巡视及检修带来不便，更能满足变电站扩建厂界噪声达标的要求，因此，该降噪措施是有效的。

表4 加装降噪措施后某500kV户外变电站终期厂界噪声预测结果 单位：dB（A）

图6 终期规模噪声等声级线图（加装降噪措施后）

6 结论

本文针对某500kV户外变电站，利用Cadna/A软件进行本期及终期的噪声预测分析，在考虑了运检单位巡视、设备更换检修以及实际施工难度的基础上，提出了在变电站厂界超标侧，一次性加高围墙，并预埋地脚螺栓，为变电站扩建至终期规模加装隔声屏障作准备。在实际工程应用中，本案中所提降噪方案是众多变电站噪声防治的首选方案，具有较高的工程实际应用价值。