基于无功补偿装置的220_k_V户内变电站噪声分析_费彬.pdf

方法创新科技创新与应用Technology Innovation and Application2023年8期基于无功补偿装置的 220 kV 户内变电站噪声分析费彬1，阙云飞1，陈璞金2，孔令风3，周翼2，林炬2*（1.国网江苏省电力有限公司无锡供电分公司，江苏 无锡 214000；2.江苏辐环环境科技有限公司，南京 210019；3.江苏通凯生态环境科技有限公司，南京 210019）在电力供应系统中利用无功补偿可以提高功率因数、降低供电变压器及输电线路的损耗。使用无功补偿可以提高系统的供电效率，改善供电环境。无功补偿在整个供电系统中起着非常重要的作用。合理地选择补偿装置,可以最大限度地减少电网的损耗,提高供电质量1-3。无功补偿装置（SVG）是将自换相桥式电路通过电抗器或者直接并联在电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，或者直接控制其交流侧电流就可以使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿4-5。SVG 由 3 个基本功能模块构成：检测模块、控制运算模块及补偿输出模块6-8。装置组成有控制柜的主要器件开关器,主要为起动主回路的投切；缓冲器件，为起动模块充电时的母线缓冲；存在数据采集器件，起到开关量、模拟量采集；控制箱，作用为起动数据处理；逻辑控制器，起到逻辑控制的作用；人机界面，可以对参数进行设置与显示及对波形进行记录；二次电源系统，对电源进行处理，实现控制系统的稳定；功率柜的主要器件有功率单元，根据信号级联成特定幅值及相位的电压；强制冷却系统，对模块单元强制冷却；电抗器柜的主要器件是电抗器，实现无功电源源的并网并对电流滤波9。其工作时冷却方式分为风冷和水冷 2 种。风冷式 SVG 主要是利用风机进行降温，噪声的主要来源为风机本身运行声音和风道的震动噪音；水冷式 SVG 主要是利用循环泵散热降温，噪声的主要来源是泵的运行产生。SVG 广泛应用于新能源发电中，因为风力发电、光伏发电等存在波动性、随机性和可调度性差的特点10。SVG 能够弥补风电场不能提供无功功率，且要从电网吸收无功功率的问题。另外风能随机性大，采用有功功率控制，会给电网有功的实时平衡带来困难。SVG 设备的设计较为便捷，安装方式灵活。动态无功补偿能够满足风电场并网的无功-电压要求，在风机和电网解列的情况下，仍然能够提供电压支撑能力。对于风电场相对集中的区域，可以提供大范围内的动态无功储备，提高第一作者简介：费彬（1989-），男，硕士，工程师。研究方向为电力系统及电网环保。*通信作者：林炬（1981-），男，高级工程师。研究方向为辐射环境保护。摘要：随着社会经济的发展，民众对居住区环境质量的要求越来越高，变电站对周边环境的影响越来越受到关注。其中可听噪声对附近居民的影响最为直接，而无功补偿装置会产生较大的噪声。该文基于 Cadna/A 对加装 2 种类型的 SVG 的变电站进行噪声预测，并根据预测结果提出相应的措施，为后期设备正式投运后降低环保纠纷做好前置研究。关键词：SVG；Cadna/A；噪声预测；降噪措施；变电站中图分类号：TB535文献标志码：A文章编号：2095-2945（2023）08-0125-06Abstract:With the development of social economy,people have higher and higher requirements for the environmental qualityof residential areas,and people pay more and more attention to the impact of substations on the surrounding environment.Amongthem,the audible noise has the most direct impact on the nearby residents,while the reactive power compensation device willproduce more noise.This paper predicts the noise of substations equipped with two types of SVG based on Cadna/A,and putsforward the corresponding measures according to the prediction results,in order to do a good job in the pre-research to reduceenvironmental protection disputes after the equipment is formally put into operation.Keywords:SVG;Cadna/A;noise prediction;noise reduction measure;substationDOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2023.08.029125-2023年8期方法创新科技创新与应用Technology Innovation and Application系统安全性，降低调度要求。光伏电站配置无功补偿装置可提高光伏输送容量和系统的稳定性，并防止电压崩溃11。此次，SVG 设备与先前的利用情况不同，江苏无锡地区某变电站加装 SVG 的附近为居民居住区，研究 SVG 对周围居住环境的影响较少。SVG 将被增设在现有的江苏无锡某地区的变电站中，用来提升主网的送电能力，保证无锡地区负荷的正常用电需要，可解决局部地区冬季和夏季电力负荷缺口问题。因此，有必要考虑会带来较大噪声的 SVG 给附近高层住宅的居民或厂界外环境带来的影响。1Cadna/A预测1.1Canda/A介绍Cadna/A 系统是由德国 DataKustik 公司开发，基于ISO 9613-2：1996户外声传播的衰减的计算方法、利用 WINDOWS 作为操作平台的噪声模拟和控制软件12-13。Cadna/A 软件广泛适用于多种噪声源的预测、评价、工程设计和研究，以及城市噪声规划等工作，其中包括工业设施、公路和铁路、机场及其他噪声设备。Cadna/A 软件计算原理源于国际标准化组织规定的ISO 9613-2：1996 户外声传播的衰减的计算方法。软件中对噪声物理原理的描述、声源条件的界定、噪声传播过程中应考虑的影响因素及噪声计算模式等方面与国际标准化组织的有关规定完全相同。我国公布的GB/T 17247.21998声学 户外声传播的衰减 第 2部分：一般计算方法，等效采用了国际标准化组织规定的 ISO9613-2：1996户外声传播的衰减的计算方法。Cadna/A 软件的计算方法和我国声传播衰减的计算方法原则上是一致的。Cadna/A 软件自身的特点非常适用于工业设施、道路和变电站等多种声源的噪声预测中。近年来，我国也正在加强环境保护措施，特别是对于噪声治理方面。要求各部门人员合理、科学地开展噪声检测工作。该软件已经通过了国家环保部环境工程评估中心的认证，能够作为变电站噪声影响预测应用研究的可信赖的软件14。其中对于变电站噪声预测运用了软件的一般工业噪声预测模块。在进行噪声预测时，可直接导入需要计算的相关输变电项目的总平面布置示意图。并需要在计算中充分考虑声源的几何衰减率及各类障碍物（建筑物）的阻隔，并通过合适的网格计算得到相关的等声值曲线图。通过该软件可形象地将预测噪声通过图形来表示。并且可在软件中设置相关的、可操作的噪声防护设施，然后再通过快速地预测得到是否达标的情况12。1.2变电站平面布置情况江苏无锡某 220 kV 户内型变电站呈矩形布置，长约 95 m，宽约 62 m。其变电站主控楼北侧设有 3 间电容器室，共设有 8 台电容器。变电站采用电缆进线方式，现设有 1#3#共 3 台主变。具体站内布置如图 1 所示。图1江苏无锡某220 kV变电站平面布置图1.3变电站噪声分析该 220 kV 变电站在现有情况下主要的噪声源15为变电站北侧布置的 8 台电容器产生的振动噪声，以及位于变电站中部的 3 台主变发出的噪声。在加装了SVG 后主要噪声源是风机散热或循环泵产生噪声及现有变电站噪声进行叠加后产生的。变电站内的主要实体（主控通信室、消防室等）建筑物在预测时已考虑噪声影响，该 220 kV 变电站厂界围墙高 2.3 m。根据DL/T 15182016 变电站噪声控制技术导则 和 GB30962008 声环境质量标准，声源预测见表 1，声源的分布示意如图 2 和图 3 所示。表1江苏无锡某220 kV变电站主要噪声声源2#主变室3#主变室GIS 室消防室继电器室1#主变室预留室电容器 1#4#电容器 5#8#序号设备数量1m 处声压级/dB（A）声源类型声源面积/m21220kV 主变3 组65.2面声源2932电容器8 台62.2面声源17.483风冷式 SVG2 台75点声源/4水冷式 SVG2 台65点声源/126-方法创新科技创新与应用Technology Innovation and Application2023年8期图2某220kV变电站安装风冷式SVG下声源分布示意图图3某220kV变电站安装水冷式SVG下声源分布示意图1.4变电站周围保护目标分析户内变电站需要根据现有的建筑情况选择屋面天窗等作为室外声源来模拟对外部环境的影响16。考虑加装 SVG 的变电站位于居民区住宅区附近，距变电站南侧最近 27 m 处有一栋 34 层的居民住宅，距西侧最近 20 m 处有一间高度为 4 m 的房屋，并在距离变电站西侧最近 17 m 处也有一栋 34 层的居民建筑，具体情况如图 4 所示。图4变电站周围情况2加装SVG后的噪声分析现有的 3 台变压器位于变电站南侧，1#与 2#主变相距 5.7 m，2#与 3#主变相距 5.6 m，3#主变距离西侧墙体约 3.3 m，1#主变相距主控楼东侧墙体 2.3 m。主变周围都设有建筑墙体，可以相应减少噪声的影响。由于主变设在变电站底部而电容器位于变电站区北侧，可以分别将两者视为面声源进行预测。SVG 装备后主要由风机或循环泵引发噪声，可以将其视为点声源。该变电站的主要噪声源强见表 1。先考虑该变电站加装风冷式 SVG 的情况，且 SVG加装在先前预留的电容器室内。根据噪声预测可知该220 kV 变电站在加装 SVG 后北侧部分区域夜间噪声无法满足 GB 123482008 工业企业厂界环境噪声排放标准 2 类标准要求，具体噪声情况如图 5 所示。由图 5 可知，变电站北侧存在电容器和风冷式SVG的噪声影响，初始最大噪声可超过60dB（A）。北侧存在围墙（2.3m）有减弱噪声的作用，但在厂界外的部分区域噪声已超过了 50dB（A），并且靠近厂界的大部分噪声在4550dB（A）。对于变电站西侧受 SVG 影响的高层居民建筑最高可达 41 dB（A），最大噪声范围值集中出现在 9层以上建筑楼层。变电站南侧主要受主变的影响，最大噪声可达 51dB（A），户内变电站的建筑和南侧围墙的作用，噪声在厂界外最大噪声仅 41 dB（A），离变电站较远的4m 住宅不受其影响17，噪声值在 35dB（A）以下。若该变电站加装水冷式 SVG，加装 SVG 的位置不变。通过 Cadna/A 预测分析，该 220 kV 户内变电站的厂界四周昼间、夜间噪声排放值可以满足 GB 123482008工业企业厂界环境噪声排放标准 2 类标准要求。该变电站在加装水冷式 SVG 情况下的预测结果如图 6 所示。由图 6 可知，由于南侧主变的影响噪声最大可超过50 dB（A），但经过 2.3 m 围墙的阻隔和旁侧建筑物的阻挡，在厂界外噪声仅 40 dB（A）左右，未超过 GB123482008工业企业厂界环境噪声排放标准 2 类标准中昼间 60 dB（A）和夜间 50 dB（A）的限