В связи с двойной задачей модернизации энергосистем и управления городской средой, устройства компенсации реактивной мощности – ключевое оборудование для повышения эффективности энергосистем и стабилизации качества электроснабжения – находят всё более широкое применение в самых разных ситуациях. В частности, на подстанциях, расположенных в густонаселённых районах, шум от устройств компенсации реактивной мощности (представленных статическими генераторами реактивной мощности, SVG) постепенно становится ключевым фактором, влияющим на жизнь жителей и соблюдение экологических норм. В данной статье, на примере крытой подстанции напряжением 220 кВ в городе Уси, провинция Цзянсу, технология прогнозирования шума Cadna/A используется для проведения глубокого анализа шумовых характеристик различных типов устройств компенсации реактивной мощности, а также предоставляются практические рекомендации по выбору и контролю уровня шума систем компенсации реактивной мощности на подстанциях.
I. Устройства компенсации реактивной мощности (УРМ): основа эффективной работы электросети. Почему стоит обратить внимание на их шум ?
Технология компенсации реактивной мощности является важнейшим средством снижения потерь в энергосистемах и повышения стабильности электроснабжения. Среди них — статический генератор реактивной мощности (SVG) — один из основных типов устройств динамической компенсации реактивной мощности, который регулирует реактивный ток посредством самокоммутируемой мостовой схемы, обеспечивая быстрое реагирование на изменения нагрузки электросети. В области новых источников энергии он может компенсировать нестабильность ветро- и фотоэлектрической энергии; в городских электросетях он может компенсировать локальные перебои в электроснабжении зимой и летом, обеспечивая стабильное электроснабжение населения и промышленных предприятий.
Однако по мере развития городов расстояние между подстанциями и жилыми районами постепенно сокращается, что делает шум от устройств компенсации реактивной мощности всё более заметным. Источник шума от СВГ напрямую связан со способом охлаждения: в СВГ с воздушным охлаждением для рассеивания тепла используются вентиляторы, при этом шум в основном исходит от работы вентиляторов и вибрации воздуховодов; в СВГ с водяным охлаждением охлаждение осуществляется с помощью циркуляционных насосов, при этом шум в основном генерируется работой насосов. Неконтролируемый шум не только влияет на качество жизни жителей близлежащих районов, но и может привести к несоответствию подстанций экологическим стандартам, создавая риски несоответствия. Поэтому при применении устройств компенсации реактивной мощности необходимо одновременно учитывать «эффективную компенсацию» и «низкий уровень шума».
II. Поддержка Cadna/A: прогнозирование и анализ шума устройств компенсации реактивной мощности (SVG)
Для точной оценки воздействия устройств компенсации реактивной мощности на окружающую среду подстанций в данном исследовании использовалось программное обеспечение для моделирования шума Cadna/A, разработанное компанией DataKustik (Германия). Это программное обеспечение основано на международном стандарте ISO 9613-2:1996, который соответствует китайскому стандарту GB/T 17247.2-1998 по расчёту затухания распространения звука. Кроме того, оно сертифицировано Министерством экологии и охраны окружающей среды Китая, что делает его надёжным инструментом для прогнозирования уровня шума устройств компенсации реактивной мощности на подстанциях.
1. Объект исследования и основные положения устройств
В качестве объекта анализа использовалась закрытая подстанция напряжением 220 кВ в городе Уси провинции Цзянсу. Изначально на подстанции было установлено 3 главных трансформатора и 8 конденсаторов, и планировалось установить 2 устройства компенсации реактивной мощности типа SVG для повышения пропускной способности основной сети. Окружение подстанции сложное: в 27 метрах к югу от неё расположено 34-этажное жилое здание, а в 17 метрах к западу от неё также расположены 34-этажные жилые дома и дома высотой 4 метра. Это типичный сценарий «подстанция в непосредственной близости от жилых районов», что предъявляет чрезвычайно высокие требования к уровню шума устройств компенсации реактивной мощности.
2. Сравнение результатов прогнозирования шума двух типов устройств компенсации реактивной мощности (SVG)
В ходе исследования было смоделировано распределение шума после установки устройств компенсации реактивной мощности с воздушным и водяным охлаждением. Основные данные были следующими:
- Устройство компенсации реактивной мощности SVG с воздушным охлаждением : уровень звукового давления на расстоянии 1 метра достигает 75 дБ(А). После наложения шума от существующих конденсаторов и главных трансформаторов ночной шум в некоторых зонах за северной границей подстанции превышает 50 дБ(А) (предельное значение для класса 2, установленное в стандарте GB 12348-2008 « Стандарт по уровню шума в окружающей среде для промышленных предприятий »). Максимальный уровень шума над 9-м этажом 34-этажного жилого здания к западу достигает 41 дБ(А), что соответствует стандарту GB 3096-2008 « Стандарт качества окружающей среды для звука» , но близок к пороговому уровню восприятия для жителей.
- Устройство компенсации реактивной мощности SVG с водяным охлаждением : уровень звукового давления на расстоянии 1 метра составляет 65 дБ(А). После блокировки распространения шума стеной высотой 2,3 метра и зданиями, уровень дневного и ночного шума в районе подстанции соответствует стандарту класса 2. Максимальный уровень шума в западном жилом здании составляет всего 40 дБ(А), а шумовое воздействие на высотные здания значительно ниже, чем у устройства компенсации реактивной мощности SVG с воздушным охлаждением.
Кроме того, проверка на месте мониторинга на повышающей подстанции ветряной электростанции 110 кВ в Янчжоу (уровень шума за пределами границы воздушного охлаждаемого устройства компенсации реактивной мощности SVG составляет от 43 до 63 дБ(А)) показала, что результаты прогнозирования Cadna/A в значительной степени соответствуют фактической ситуации, что еще раз подтверждает научность прогнозирования шума для устройств компенсации реактивной мощности.
III. Шумоподавление устройств компенсации реактивной мощности (УРМ): от выбора к инженерным мерам
На основе результатов прогнозирования и трехмерной концепции управления «источник шума – путь распространения – приемник» могут быть реализованы следующие решения для управления шумом устройств компенсации реактивной мощности:
1. Отдайте приоритет выбору малошумящих устройств компенсации реактивной мощности (SVG )
В зонах, чувствительных к шуму, таких как жилые районы, медицинские учреждения, а также культурно-образовательные учреждения, подстанциям следует отдавать приоритет использованию устройств компенсации реактивной мощности типа SVG с водяным охлаждением. Их метод рассеивания тепла, приводимый в действие циркуляционными насосами, снижает уровень шума более чем на 10 дБ(А) по сравнению с вентиляторами с воздушным охлаждением, минимизируя уровень шума от устройств компенсации реактивной мощности в источнике. Прогнозные данные по подстанции в Уси показывают, что устройства компенсации реактивной мощности типа SVG с водяным охлаждением способны лучше контролировать уровень шума в прилегающих жилых районах, что делает их идеальным выбором, сочетающим в себе эффективность компенсации реактивной мощности и экологичность.
2. Оптимизация путей распространения: целенаправленное блокирование распространения шума от устройств
Если из-за ограничений по стоимости или месту эксплуатации необходимо использовать устройства компенсации реактивной мощности SVG с воздушным охлаждением, можно принять технические меры для блокировки распространения шума:
- Повышение высоты стен : В случае с подстанцией Уси после повышения высоты северной стены с 2,3 до 2,8 метра уровень шума от устройств компенсации реактивной мощности за пределами 1-метровой границы подстанции снизился до 45–49 дБ(А), что полностью соответствует стандарту класса 2.
- Установка шумозащитных экранов : установите шумозащиту вблизи устройств компенсации реактивной мощности (УРМ) и вдоль границ подстанции. Чем ближе к источнику шума, тем значительнее эффект блокировки шума от устройств компенсации реактивной мощности. Высоту и ширину экранов следует выбирать в зависимости от планировки подстанции и местоположения источника звука, чтобы обеспечить перекрытие основных направлений распространения шума.
- Корректировка расположения оборудования : переместите места установки устройств компенсации реактивной мощности SVG, чтобы избежать их прямого воздействия на жилые зоны. При этом используйте существующие здания, такие как здание главного управления и пожарная часть, в качестве «естественных звукоизоляционных стен» для снижения интенсивности распространения шума от устройств компенсации реактивной мощности.
3. Вспомогательные меры: снижение помехозащищенности приемников от устройств
Для жителей, проживающих вблизи подстанции, можно предоставить информационные материалы и рекомендации по защите от шума, создаваемого устройствами компенсации реактивной мощности. Например, жителям многоэтажных домов следует напоминать о необходимости закрывать окна, выходящие на подстанцию, на ночь или предоставлять средства индивидуальной защиты, такие как беруши и наушники. Кроме того, подстанция может регулярно публиковать данные о рабочем шуме устройств компенсации реактивной мощности, чтобы повысить доверие жителей к экологическим мерам защиты от шума, создаваемого устройствами компенсации реактивной мощности.
IV. Заключение: «Высокая эффективность + низкий уровень шума» устройств компенсации реактивной мощности, способствующих устойчивому развитию
В связи с переходом строительства электросетей к «интеллектуальным решениям и защите окружающей среды» применение устройств компенсации реактивной мощности – основного оборудования – должно не только отвечать требованиям к эффективности энергосистем, но и адаптироваться к требованиям управления городской средой. С помощью прогнозирования Cadna/A и проверки инженерной практики данное исследование раскрывает преимущества устройств компенсации реактивной мощности SVG с водяным охлаждением в условиях низкого уровня шума, а также решения по снижению уровня шума для устройств компенсации реактивной мощности SVG с воздушным охлаждением, предоставляя воспроизводимый опыт для планирования систем компенсации реактивной мощности на аналогичных подстанциях.
В будущем, благодаря постоянному совершенствованию технологии SVG, контроль шума устройств компенсации реактивной мощности достигнет новых прорывов. Например, ожидается, что разработка малошумных вентиляторов и бесшумных циркуляционных насосов в сочетании с мониторингом в реальном времени на базе искусственного интеллекта и технологией динамического шумоподавления позволит достичь взаимовыгодного решения «эффективной компенсации» и «нулевого шумового воздействия». Для энергетических предприятий заблаговременное проведение предварительных исследований и управления шумом устройств компенсации реактивной мощности не только демонстрирует выполнение ими своих экологических обязательств, но и служит ключевой мерой по предотвращению экологических споров, вызванных шумом устройств компенсации реактивной мощности, на более позднем этапе и обеспечению бесперебойной реализации проектов.
Нужны устройства компенсации реактивной мощности? Оставьте сообщение с описанием вашего сценария, и компания Hengrong Electric CO., LTD. оперативно ответит!