GB T 22075-2008 高压直流换流站的可听噪声.pdf
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1、ICS 17140A 59 a亘中华人民共和国国家标准GBT 22075-2008高压直流换流站可听噪声2008-06-30发布HVDC converter station audible noise20090401实施宰瞀嬲紫瓣警糌瞥星发布中国国家标准化管理委员会仅19目 次GBT 22075-2008前言引言一1范围12规范性引用文件13术语和定义14环境影响441概述-442背景噪声的影响443地形条件的影响544气象条件的影响55噪声级限值751概:述一752噪声级限值表示方法753噪声测量754用地类型755要求限制噪声的区域856噪声级限值与噪声持续时间的关系857典型的噪声级限值
2、96发声源961概述962换流变压器一1063电抗器1164电容器1665冷却风扇1866其他发声源1967典型声功率级207降噪措施2071概述2072换流站布置2173设备的降噪设计2274声屏障2375改进技术248运行工况2481既述-2482正常运行工况2583异常运行工况2584验证噪声级时的运行工况259声级预测26IGBT 22075-200891概述9z换流站模型93计算过程”94计算结果的表示10确定设备的声功率101概述102计算103测量一104计算和测量相结合105验证11高压直流换流站声级的验证111概述112声学环境113验证条件114计算115测量116计算与测
3、量相结合12设计参数一121概述122业主提供或承包商调查的数据123承包商应澄清的数据26-262731-323233t34-37一3838-38-39-3939-39-t40-4141-41-一44刖 昌GBT 22075-2008本标准制定过程中参考了IEC的工作文件22F83NP2(Ty向不一的声辐射)。注:声辐射指向性也可以用分贝表达,称为指向性指数,由公式(ii)确定DIlOlgQ ”(11)3GBT 22075-2008指向性指数是球形传播时声偏移量的校正系数。此时,声压级可以通过公式(12)计算获得:L女一Lw+DI10 lg(4nr2) (12)312声测量滤波器 sound
4、 measurement filters把信号中各分量按频率加以分离的设备。滤波器能使一个或几个频带中的信号分量通过时基本上不受衰减,对其他频带中的分量则加以衰减。注1:通过使用标准滤波器,使声测量设备能在规定的频带内测量总声压级。通常使用“11倍频程”滤波器或“13倍频程”滤波器进行测量。一个11倍频带包含3个13倍频带。“倍频程”滤波器的相邻频率间的关系如下:,224fl (13)公式(13)中,口一1时为“11倍频程”滤波器;n=13为“13倍频程”滤波器。注2:声测量滤波器的中心频率应满足相关标准的要求。在ANSI S111等标准中,“11倍频程”的中心频率为(单位为赫):16,315
5、,63,125,250,500,1000,2000,4000,8000,16000;“13倍频程”的中心频率为(单位为赫):16,20,25,315,17780,22390。注3:改写GBT 3947-1996,定义649。313反射面reflecting plane任何能完全反射声波的表面。314基准辐射面principal radiating surface测量对象周围的一个假定的面,假定声波是从这个表面辐射出去的。315规定轮廓线prescribed contour与基准辐射面相距某一规定水平距离(即测量距离)的水平线,各测量点位于此线上。-GBT 109410 2003,定义39316
6、测量距离measurement distance基准辐射面与测量表面之间的水平距离。FGBT 1094102003,定义310317测量表面measurement surface包络声源的假想表面,各测量点位于此表面上。GBT 109410一2003,定义311318背量噪声background noise测量对象在非运行状态下的声压级(此处,测量对象可以是整个高压直流换流站或单台设备)。4环境影响41概述当声源发声时,周围环境将影响声波的传播以及在一定距离处对声波的感知。本章描述了背景噪声、地形条件和气象条件等环境因素对声波的影响,其中气象条件对声波的长距离(数百米)传播影响很大。42背景噪
7、声的影响图1表明了固有噪声和背景噪声。对于背景噪声,即使在固有噪声消失后其仍会存在。固有噪声d级和背景噪声级共同作用形成总的测量声级。发声源背景噪声 J固有噪声 耳GBT 22075-2008图1 固有噪声和背景噪声在拟建高压直流换流站的站址处,总会存在背景噪声。人类活动的声音和自然界的声音都属于背景噪声。这样的噪声源在白天或晚上,或其他某个特殊的时段内都有可能产生,因此确定不同时段的背景噪声级是非常重要的。一般来讲,人们在午夜至凌晨四点间活动最少,此时的背景噪声级通常最低。当背景噪声级接近规定的最大值或等于总的噪声级时,考虑背景噪声的影响是非常重要的。为了确定背景噪声级是否接近最大限值,在高
8、压直流换流站建设前应测量站址的背景噪声。一旦换流站建成,如果背景噪声级与总的测量声级之差小于10 dB(A),则测量时应认真考虑背景噪声的影响。此时,即使可修正总的测量声级,但是已不可能准确地确定固有噪声级(见10314)。43地形条件的影响图2 山体和地势低的地面声波反射示例高压直流换流站周围的地形各异,例如海洋附近、山上或山谷和平原等。地形影响声波的传播,特别是地面物体(如山体或地面本身)对声波的反射、吸收、屏蔽和衰减效应尤为明显。另外,当换流站位置与选定测量点的海拔高度不同与相近相比,声波的传播是不一样的。如图2所示,声波可被山体反射,而地势低的地方可成为无声区。这说明即使距声源的距离相
9、同,各处声波的衰减也可不一样。地表特性决定了地面对声波的反射或吸收能力。因此,当要求准确计算从高压直流换流站传出的噪声时,不仅需要考虑地形条件,还应考虑地表特性,如森林、岩石、草地等。但是,当地面基本平坦、地表均匀、海拔较低而使“距离”成为声波衰减的主要原因时,通常在计算中不必过多地考虑地形对声波传播的影响。44气象条件的影响声波在空气中的远距离传播受气象条件,如风、温度、雨、雾和雪的影响。特别是风和温度对声波传播的影响尤为显著。因此,在换流站测量声波时应特别关注气象状况。441风速和风向的影响由于摩擦阻力,近地表的风速通常比高处的风速低。如图3所示,因为声速为风速和初始声速的矢量和,所以声波
10、会发生折射,因此声波顺风向和逆风向的传播是不同的。GBT 22075-2008图3存在风梯度的声波折射示例如果高压直流换流站区域的风很大,则同一声源逆风向的声级比顺风向的低。利用这一条件有可能使换流站布置和隔声设计达到最优化(如果在风大时测量,风在传声器上会产生所谓的自噪声,这种自噪声可采用在传声器上安装挡风装置的方法降低)。442温度梯度的影响热地表和冷地表在大气中可形成垂直温度梯度,因为声波在热空气中比冷空气中传播快,所以温度梯度对声波传播有很大的影响(见图4和图5)。因此,对于处于地面的人来说,图5中的声波衰减相对较小,这种现象通常在夜间发生。图4近地面处(热地表)声波传播较快图5近地面
11、处(冷地表)声波传播较慢443大气条件的影响(温度、湿度和压力)因为空气会吸收声波的能量,所以声波通过空气传播时强度会衰减。衰减量主要与空气介质的黏滞性和氧分子(02)、氮分子(Nz)的张驰度有关。总的来说,声波频率较低时衰减量很小,可忽略不计;但频率较高时这种衰减就会变得很大(见9312)。444雨、雾和冒的影响在雨天或雾天,声波有时会被传送得更远一些。主要原因不是雨或雾的声学特性,而是伴随这种天气产生的风梯度和温度梯度对声波传播的影响(见图4和图5)。试验数据表明,雨和雾引起的声波衰减相对较小。6GBT 22075-2008另一方面,新下的雪覆盖的地面对声波有很高的吸收率,引起的声波衰减量
12、较大。在雨天由于雨滴声的存在,会使背景噪声级增加。445示例及典型数据气象条件对声波的影响及典型数据如下:逆风时测量的声级比没有风时测量的声级低20 dB(A);即使温度梯度很大,低风速或中等风速对声波传播的影响还是大于温度梯度对此的影响;当风速超过3 ms4 ms时,很难准确测量低于40 dB(A)的噪声级。如果使用了挡风装置,上述风速限值会有所增加,但通常增加值也仅有几米每秒;低频声波在大地干燥与潮湿时有很大差别(如63 Hz音在大地潮湿时的声级比干燥时小10 dB(A)。总之,每天的气象状况都会不同,不同的地理位置气象状况也会不同,因此考虑气象条件对声波传播的影响是很有必要的。5噪声级限
13、值51概述由政府或权力机构制定的规章中规定了多种用地类型下的最大允许噪声级,其中还包括了用于验证声级的测量方法。噪声级也有不同的频率计权,如A计权和C计权,见33。52噪声级限值表示方法通常,噪声级限值与用地类型有关,与距噪声源(如高压直流换流站)的距离无关。但是有些情况下,为了更符合业主和当地规划机构的验收程序,规章中也会给出与距离有关的噪声级限值。就另一方面而言,规定更多的限制条件以适应不同的运行状态也是有必要的。现有的地方规章中,表示噪声级限值的主要方法有:不同用地类型的最大允许A计权声压级,包括背景噪声在内;在背景噪声基础上的最大允许增加量;也可结合A计权和C计权表示噪声级限值,例如规
14、定C计权总声级比A计权总声级小15 dB(A)。一些规章中没有规定整个区域的声级限值,而仅给出了特殊边界上的限值。第一种方法适合低背景噪声级区域,第二种方法更适合高背景噪声级区域。53噪声测量正确完成噪声测量应充分考虑下列因素:具有代表性的单点测量的数量和测量时间;所使用的测量设备;障碍物和传声器间的允许距离;气象条件,例如,风向和最大允许风速。除以上因素外,还应明确测量准确度,即测量的不确定度,例如表示为(45土3)dB(A)。测量方法的详细描述见103。54用地类型人类的大部分活动都会发出声音,这些声音可能会影响周围环境中人们的谈话和休息,因此,应有法律或规章来规定可接受的噪声级。如果声波
15、在声源处被抑制,则不会存在噪声问题,但造价可能会与收益在很大程度上不成比例。同时,有些情况下声波很难在声源处抑制,如移动声源(飞机)等。因此需要对用地进行分类,如果有可能,应把噪声源集中在远离居住区和商业区的地方。拟建高压直流换流站的站址及其周围地区当前可能正用于其他用途,如工厂、商业、农场或公用地,每一个区域的7GBT 22075-2008噪声级限值通常是由当地的法规和规章决定的,同时也是基于不同的用地种类上确定的。当高压直流换流站的位置选定时,为了使建设时或以后不会产生噪声问题,有必要提前调查用地情况和相关规章,特别是在居住区,应了解换流站未来相邻对象的生活和要求。同时也应认识到,现有的背
16、景噪声级可能恰恰就是来自于当前的用地规章的限值。55要求限制噪声的区域要求限制噪声的区域的划分方式有:高压直流换流站的围墙处或征地红线处;距高压直流换流站一定距离的给定边界线处,例如,在一个圆周界上或某地域边界线上;附近的地域边界。不同划分方式的优点和缺点如下:在高压直流换流站围墙或征地红线处:优点:背景噪声的影响小;测量受气象条件的影响小;受周围地形和地面声场的影响小。缺点:选择的验证地点无法确定噪声危害对人的影响,不具有代表性;对换流站的布置可能产生不必要的影响;由于靠近换流站的噪声最大,使测量更复杂,耗费时间更多;承包商可能不得不采取措施以降低噪声,工程造价会比较高。在距离高压直流换流站
17、一定距离的给定边界线处:优点: 比靠近换流站围墙处预测噪声级更简单。原因是换流站可以被当作点声源。缺点:选择的测量地点无法确定噪声危害对人的影响,不具有代表性;受到背景噪声、天气条件、地形和地表的影响。在附近地域的边界处:优点:在真正存在危害的地方进行测量;与户外可听噪声规章一致;能很简单地预测噪声级。缺点:进行验证时,很难实现同一时间内所有测量条件都满足;需要能靠近私人地域。对环境噪声而言,因为噪声危害人们居住或工作,所以最后一种划分方式最好。当然,将来可能会在以前无人居住的地方建造房屋,当地的规划机构应对此进行规划。另外,住宅开发计划在选择位置和布局时应考虑周围环境的噪声,包括运行着的高压
18、直流换流站。56噪声级限值与噪声持续时间的关系通常,来自高压直流换流站的噪声是连续的,但换流站某些设备会产生脉冲噪声,如断路器和隔离开关(见661)。描述脉冲噪声的主要性能参数包括:噪声级峰值持续时间;在一天中的时段;8GBT 22075-2008发生的频率;规律性(每天相同的音调可能比变化的音调更有危害);单音;噪声脉冲随时间的变化。公式(26)提供了使用连续等效声级计算脉冲噪声的方法。许多规章中既规定了白天的噪声级限值,也规定了晚上的噪声级限值。很多情况下,工作人员安全条例对脉冲噪声级限值的规定是最严格的。57典型的噪声级限值在给出典型的噪声级限值之前,需要指出的是即使仅仅改变几个分贝,所
19、要投入的费用也有可能是很可观的。下面给出了两种描述噪声级限值的方法。571 A计权声压级根据用地类型,户外声压级一般分为几个级别。下述为典型应用值(仅给出夜间值):无工业噪声的工作场所: 图8 电抗器呼吸模式简化结构锄M壳碣面圆周向结型图9电抗器弯曲模式示例(绕组层无轴向约束)电抗器表面的振动辐射到周围环境中,成为由空气传播的可听噪声。辐射的声功率可由式(17)、式(19)计算:WPo XfAw口护 (17)13GBT 22075-2008其中,u一叫z (18)则WP0cAwd2z2 (19)式中:w辐射的声功率,单位为瓦(W);P0空气密度,单位为千克每立方米(kgm3);c声波在空气中的
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