典型高壓直流換流站噪聲治理研究

＊王首魁 房小健 王輝 劉強

（1.中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司 廣東 510700 2.中國電力工程顧問集團中南電力設計院有限公司 湖北 430071）

1.概述

(1)噪聲控制技術在高壓輸電領域的發展應用

由于我國的能源資源與經濟發展地區的地理分布極不均衡，伴隨著我國經濟的快速發展，為實現西南水電東送和西北、華北火電南送，采用高壓直流輸電已是我國輸電建設的一大趨勢，伴隨著的環境噪聲問題也更加突出[1]。

針對相應的環境噪聲問題，我國分別從設備噪聲本體、傳播途徑以及接收端的控制方法進行了相應的研究，取得了一些成果和經驗。華新換流站由于周圍居民較多，其換流變降噪首次采用了ABB公司設計的封閉隔聲箱式（BOX-IN）結構，之前我國已建成的高壓直流換流站，多采用聲屏障降噪措施[2]。高嶺背靠背換流站則首次采用了由國內單位負責設計的換流變可拆卸式BOX-IN降噪方案。之后，又有技術人員改進設計出了移動式BOX-IN，縮短了其拆卸和安裝所需時間，降低了維修的難度，并在奉賢換流站、兩渡工程等的噪聲治理中被采用[3]。

以上的治理措施多是從控制傳播途徑上加以治理，只能被動地對噪聲加以治理，往往存在治理經費高、效果不明顯的缺點，因此近些年來南方電網開始對設備本體的噪聲也開展了相應的研究，如對電容器的內部結構的相關改進，通過在內部加消聲器對電容器的噪聲進行控制，取得了相應的成果，目前工作正在進一步深化[8-10]。

本研究選取典型高壓直流換流站（寶安換流站）作為研究對象，開展全廠噪聲治理理論和工程研究，減少高壓直流換流站的噪聲問題。

(2)工程概況

±500kV寶安換流站位于廣東省深圳市光明新區白花社區，是一座典型的直流輸電系統受端換流站，站內裝設換流變壓器12臺，備用2臺；裝設500kV變壓器4臺，500kV出線、220kV出線及相關的交流配電裝置。根據環評批復，站外環境敏感目標噪聲應滿足《聲環境質量標準》（GB3096-2008）2類區標準，廠界噪聲執行《工業企業廠界環境噪聲排放標準》（GB12348-2008）中的2類標準。項目投產階段，居民敏感點主要位于站址南側；至后續項目擴建時，在站址東側、北側、西側均產生了新增的敏感點。

2.換流站噪聲現狀

(1)噪聲治理現狀

寶安換流站建成后，為改善換流站周邊噪聲條件，建設單位對換流站已進行了第一期噪聲治理，主要措施有：在換流變壓器防火墻前增設可拆裝的隔聲屏，防火墻及主控樓墻壁增加吸音材料；部分南側圍墻頂部設置隔聲屏障。

在項目建成投運后，周邊村民陸續在換流站東側、北側、西側建立起了零星分布的養雞場、看護棚等敏感點，隨著新版《建設項目環境保護條例》及事中事后監管越來越嚴格，則必須對寶安換流站第一期噪聲治理時未予考慮的東側、北側、西側廠界噪聲治理納入整治范圍，進行第二期治理，確保廠界、敏感點各項數據滿足國家限制要求。

(2)噪聲治理措施研究

①換流站主要聲源分析

寶安換流站主要聲源有交流濾波器組中的電抗器和電容器、換流變壓器、交流變壓器、空調冷卻機組、冷卻塔等，為后續精準建模提供依據，工作人員對寶安換流站內的主要聲源及廠界敏感點進行了現場噪聲測試。測試目的包括：

A.通過對主要聲源設備的噪聲頻譜及振動頻譜的同時測量，分析各部件振動級與聲壓級的相關性情況，查明主要聲源設備的重點發聲部件（部位），為制定合理的聲學處理措施提供技術依據。B.摸清換流站主要聲源對廠界及敏感點的噪聲貢獻大小，為不同方案的技術經濟分析提供計算依據。C.為最終噪聲治理方案的選取及規劃決策提供科學依據。

該研究的訪談對象為兩所學校所調查班級的任課老師和每個班好、中、待轉的3名學生，以及其中一所中學的英語教研組長。筆者設計了老師學生各6個開放性問題。

表1 寶安換流站主要聲源特性

圖1 寶安換流站主要聲源噪聲與振動特性

監測結果顯示，A型雙調諧濾波器電抗器主要發聲部位為外殼，其主要頻率為600Hz、700Hz和1200Hz；電容器C1輻射噪聲帶有明顯指向性，主要發生部位為接線端面，其主要頻率為500Hz。C型并聯電容器電抗器主要發聲部位為外殼，其主要頻率為2100Hz；電容器C1輻射噪聲帶有明顯指向性，主要發生部位為接線端面，其主要頻率為500Hz。A型雙調諧濾波器對廠界點及敏感點的噪聲貢獻大于C型并聯電容器，兩者差距在10dB(A)以上。主變壓器噪聲譜線峰值出現在100Hz、200Hz、300Hz，100Hz的高次諧頻，能量主要分布在100～600Hz；換流變壓器噪聲譜線峰值出現在100Hz、400Hz，其中400Hz的噪聲最為明顯。

根據測量結果表明，寶安換流站南側廠界及外居民敏感點各項數據均滿足國家標準要求，所以將換流站東、西、北側部分廠界及廠界外居民敏感點作為第二期噪聲治理的重點。經現場調查和實地測量，換流站周邊個別敏感點也存在一定額噪聲排放，與換流站的聲存在相反的指向性，如，北側敏感點2為一處養雞場，經反復測試，得出了正常工況下敏感點2處的聲強測試結果，其中紅色表示聲強方向為站內指向敏感點，黑色表示聲強方向為敏感點指向站內（見圖2）。

圖2 敏感點2聲強測量結果

由上圖可知，影響敏感點的噪聲全部來自換流站，其中第一峰值頻率1250Hz和第二峰值頻率為630Hz全部來自于A型雙調諧濾波器電抗器；第三峰值頻率500Hz則主要來自于A型雙調諧濾波器電容器，因此需重點對這兩種聲源進行降噪處理。

3.噪聲治理方案

(1)預測模型建立

為驗證預測模型的準確性，本研究采用Canda/A、SoundPLAN兩種噪聲預測軟件對寶安站第二期治理前、治理后兩種情況下的噪聲影響情況進行了預測，并將預測結果與現場實測值進行對比，預測模型見圖3。

圖3 500kV寶安換流站第二期噪聲治理三維預測模型

(2)治理方案

經對聲源的分析以及換流站現有場地的布置，考慮到日后檢修和設備通風散熱的需要，結合聲源降噪方案，提出以下綜合降噪方案：

方案1：更換6組濾波器組的L1、L2電抗器，聲功率級小于85dB(A)；對6組濾波器組的C1電容器設置底部阻尼隔聲套筒（聲功率級小于76dB(A)）。濾波器場地附近圍墻處新建最高15m聲屏障，其余部分局部圍墻處新建最高7m圍墻聲屏障。大門更換為實心不銹鋼鐵門，高3m。

方案2：更換6組濾波器組的L1、L2電抗器，聲功率級小于85dB(A)；濾波器場地附近圍墻處新建最高18m聲屏障，其余部分局部圍墻處新建最高9m圍墻聲屏障。大門更換為實心不銹鋼鐵門，高3m。

方案3：更換6組濾波器組的L1、L2電抗器，聲功率級小于85dB(A)；更換6組濾波器組的C1電容器為低噪聲電容器(單元聲功率級小于70dB(A))；濾波器場地附近圍墻處新建最高13m聲屏障，其余部分局部圍墻處新建最高7m圍墻聲屏障。大門更換為實心不銹鋼鐵門，高3m。

經綜合比選，推薦采用方案3作為工程實施方案，該方案可保證換流站所有廠界和周邊敏感點各項監測數據全面滿足國家限值要求，一勞永逸解決寶安換流站噪聲擾民問題。該方案屏障高度相對較低，屏障距離交流濾波器場遠，方便日后電氣設備更換檢修，不會造成電氣設備運行隱患。

采用SoundPLAN噪聲預測軟件對上述各方案的降噪效果進行預測，推薦的降噪方案預測見圖4。

圖4 推薦降噪方案實施前后預測網格圖

4.結論

寶安換流站噪聲治理項目通過多種降噪方案的噪聲模擬，保證其經濟性優良，能夠有效降低換流站整體噪聲水平，確保換流站廠界與居民敏感點全面滿足國家限值標準，化解噪聲擾民問題。該項目對聲源降噪措施的探索，以及聲源降噪與聲屏障相結合的噪聲治理思路對同類項目起到借鑒作用。

根據以上現狀測試和噪聲影響預測結果，采用可研推薦方案可以達到招標文件中噪聲控制目標的要求。站區廠界滿足《工業企業廠界噪聲排放標準》（GB12348-2008）中2類標準、廠界周邊居民區滿足《聲環境質量標準》（GB3096-2008）中2類聲環境功能區噪聲限值要求。