高壓架空送電線路無線電干擾

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1、概述

　　隨著高壓送電線路電壓等級的不斷提高，導(dǎo)線表面發(fā)生電暈及其他放電的機會越來越多，電暈及其他放電的同時產(chǎn)生的效應(yīng)之一就是無線電干擾（簡稱RI，是英文RadioInterference縮寫），無線電干擾的實質(zhì)，就是在電暈和放電的過程中，出現(xiàn)一些有害的電磁波，且頻帶相當寬，從頻率上說，從低頻50Hz到高頻上千兆赫茲的范圍。這些頻率會干擾周圍無線電通信設(shè)施的正常運行。

　　補充：送電線路對無線電通信設(shè)施有干擾，對人類的居住環(huán)境也有影響。國際上對時變電場和磁場對人身健康的研究證明，對人身健康只定性說明有影響，但沒有定量說明。國際非離子輻射防護委員會（ICNIRP）以導(dǎo)則的方式給出了基本限值、電場、磁場、接觸電流的指導(dǎo)限值。

　　在2001年6月，國家環(huán)境保護總局和信息部、衛(wèi)生部、廣電部、中電聯(lián)共同編制了國標《電磁輻射曝露限值和測量方法》全民征求意見稿，里面提出的各項限值很嚴，按現(xiàn)在的設(shè)計規(guī)程有些指標很難達到。

　　無線電干擾來自多方面：有天電干擾（磁暴、雷電等）、宇宙干擾（太陽黑子、銀河系的電磁輻射等）、工業(yè)干擾（電焊、熱處理、電氣化鐵路、整流裝置、醫(yī)療器械、高壓線路等等）

　　為了妥善解決無線電干擾與無線電設(shè)施的電磁兼容問題，國際電工學會（IEC）專設(shè)了無線電干擾特別委員會（CISPR），專門研究各種工業(yè)設(shè)備所產(chǎn)生的無線電干擾，其中CISPR的C分會是專門負責高壓線路及電力拖動設(shè)備的無線電干擾問題。我國是CISPR會員國，我國CSIPR/C分會設(shè)在武漢高壓研究所。

　　2、送電線路、變電站RI的來源

　　送電線路無線電干擾主要來自：導(dǎo)線的電暈放電、絕緣子的表面污穢產(chǎn)生的泄流、缺陷絕緣子間隙放電火花、線夾電暈及火花放電、新架設(shè)導(dǎo)線的毛刺放電等等；

　　變電站發(fā)生無線電電干擾的因素很多也很復(fù)雜，在正常運行和故障情況下都會產(chǎn)生，主要來自變電站的開關(guān)操作時產(chǎn)生火花放電、變電站的設(shè)備中，因損壞、污穢等原因，產(chǎn)生局部放電，變電站的一次設(shè)備，如母線、設(shè)備的電暈放電等等。

　　在這里重點講的是送電線路的無線電干擾，有均勻干擾、不均勻干擾、脈沖干擾所構(gòu)成，理論上講是對任何頻率的無線電設(shè)施均有干擾，實際上主要是調(diào)幅廣播、通信（0.5MHz～12MHz）和電視產(chǎn)生干擾。

　　送電線路對無線電設(shè)施的干擾程度，主要取決于：

　　1）送電線路與收、發(fā)信設(shè)備的距離；

　　2）通信設(shè)備的性能、天線方位、制式等；

　　3）送電線路的各種參數(shù)，如導(dǎo)線的排列方式、電壓的級別、桿塔的高低、弧垂的大小等；

　　4）氣象條件，如晴天、雨天、霧天等。

　　3、送電線路RI的基本術(shù)語

　　1）無線電干擾場強（原來稱無線電干擾電平）

　　是用來衡量送電線路的無線電干擾程度的單位，用dB表示，0dB相當于1uV/m。

　　2）橫向衰減特性

　　是指在一定的頻率下，隨垂直于送電線路距離的不同而使無線電干擾的變化規(guī)律。

　　3）頻率（頻譜）特性

　　是指送電線路的無線電干擾場強，隨其干擾頻率的變化的規(guī)律。

　　4）背景干擾

　　是指當送電線路停電或者沒有發(fā)生無線電干擾時的環(huán)境干擾場強。背景干擾的大小與當?shù)氐墓I(yè)發(fā)展水平、地形、氣候變化有關(guān)。這在實測無線電干擾時，是一個很重要的參數(shù)。

　　5）標準情況

　　無線電干擾的標準情況，是指無雨、無霧、無雪的天氣，風速小于10m/s，距高壓線路邊線地面投影20m處（檔距中央）的無線電干擾值。

　　另外還有氣候特性、縱向特性等其他術(shù)語，在此不在解釋?！陡邏航涣骷芸账碗娋€路無線電干擾限值》（GB15707-1995）

　　1 適用范圍

　　是指：交流架空送電線路正常情況下的無線電干擾限值。

　　本標準適用運行半年以上的110～500KV高壓交流架空送電線路產(chǎn)生的頻率為0.15～30MHz的無線電干擾。

　　2 引用的標準

　　GB7349《高壓架空輸電線路、變電站無線電干擾測量方法》

　　GB/T4365-1995《電磁兼容術(shù)語》，該標準等同采用IEC60050（161）標準，現(xiàn)在是推薦國標。

　　——電磁騷擾

　　“任何可能引起裝置、設(shè)備或系統(tǒng)性能降低或?qū)τ猩驘o生命物質(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象”。注：電磁騷擾可能是電磁噪聲、無用信號或傳播媒介自身的變化“。

　　——電磁干擾

　　“電磁騷擾引起的設(shè)備、傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降”。

　　由以上兩個術(shù)語可見：電磁騷擾僅僅是電磁現(xiàn)象，即指客觀存在的一種物理現(xiàn)象；它可以引起降級或損害，但不一定已經(jīng)形成后果。而電磁干擾是由電磁騷擾引起的后果。過去在術(shù)語上并未將物理現(xiàn)象與其造成的后果劃分明確，統(tǒng)稱為干擾，為了與過去慣用的干擾一詞明確分開，現(xiàn)在術(shù)語是電磁騷擾和電磁干擾。

　　3 其他術(shù)語：

　　—無線電干擾限值

　　無線電干擾場強在80%的時間，具有80%的置信度不超過的規(guī)定值。

　　——好天氣

　　是指無雨、無雪、無霧的天氣。

　　4 無線電干擾限值

　　4.1頻率為0.5MHz，距邊導(dǎo)線投影20m處高壓交流送電線路無線電干擾限值如下：（原來規(guī)定的限值是指：1MHz，邊導(dǎo)線透影20m處的RI）

　　無線電干擾限值（邊導(dǎo)線投影20米處）

　　4.2對0.15～30MHz頻率段中的其他頻率，高壓交流送電線路無線電干擾限值要進行修正。

　　4.3對距邊導(dǎo)線投影不為20m處測量的無線電干擾場強，要修正到20m處。

　　5 限值的測量

　　按照GB7349規(guī)定的方法進行測量；及各種注意事項不在詳細說明。

　　附錄ARI限值的頻率修正

　　高壓架空送電線路RI限值的頻率修正按下式計算：

　　當修正頻率范圍在0.15～4MHz時，

　　當修正頻率范圍在其他范圍在4～30MHz時，

　　E`——為相對于0.5MHz的干擾場強的增量，dB（uV/m）；

　　f——頻率MHz.

　　對頻率大于30MHz以上時，我們國家正在準備做這方面的工作，故本標準沒有提供相應(yīng)的計算公式。

　　工程設(shè)計中可采用下式：

　　C—是天線形狀變化系數(shù)。

　　例題：

　　頻率分別為0.8MHz時，對500kV交流架空送電線路的無線電干擾限值是多少？（即換算到頻率為0.5MHz，距邊導(dǎo)線投影20m處的RI限值）

　　E‘=5·（1-2（lg10·0.8）2）=5·（1-1.6114）=5·（-0.6114）=-3.15（dB）

　　則0.8MHz的RI限值為55+（-3.15）=51.85（dB）

　　附錄B無線電干擾場強的距離修正

　　高壓交流架空送電線路無線電干擾的距離特性（橫向衰減）特性由下式表示（距邊線投影距離小于100m）：

　　式中：

　　Ex—距邊導(dǎo)線投影Xm處干擾場強，dB（uV/m）；

　　E—距邊導(dǎo)線投影20m處干擾場強，dB（uV/m）；

　　X—距邊導(dǎo)線投影距離，m；

　　H—邊導(dǎo)線在測點處對地高度（是導(dǎo)線最低點對地高度），m；

　　h—測量儀天線架設(shè)高度，m；

　　k—測量儀天線架設(shè)高度，m；

　　對于0.15～4MHz頻段，k取18；對于大于4～30MHz的頻率，k取16.5。

　　此公式可以計算出距離邊導(dǎo)線投影不為20m處的無線電干擾限值，也可以把距邊導(dǎo)線投影不為20m處測量的無線電干擾場強修正到20m處。

　　附錄C高壓交流架空送電線無線電干擾場強計算

　　在下面的標準（DL/T691-1999）介紹。

　　《高壓交流架空送電線路無線電干擾計算方法》—（DL/T691-1999）

　　1 適用范圍

　　本標準推薦了預(yù)測高壓架空送電線路無線電干擾及其頻譜的計算方法。

　　本標準推薦的無線電干擾計算方法適用計算500KV及以下正常運行的高壓交流架空送電線路的無線電干擾場強。

　　2 引用標準

　　GB/T4365-1995《電磁兼容術(shù)語》

　　GB15707-1995《高壓交流架空送電線路無線電干擾限值》

　　3 術(shù)語（略）

　　4、交流線路無線電干擾計算

　　4.1單相導(dǎo)線的無線電干擾場強計算：

　　式中：

　　E—邊導(dǎo)線投影20米，并離地面2處的無線電干擾場強，kV/cm；

　　gmax—子導(dǎo)線最大表面電位梯度有效值，kV/cm，（一般范圍為：12～20kV/cm）；

　　r—單導(dǎo)線（子導(dǎo)線）半徑，cm。

　　4.2三相單回路送電線路的無線電干擾場強計算

　　式中：

　　Ei—第i相導(dǎo)線距P點處（2m高）的無線電干擾場強；

　　gmax—第i相導(dǎo)表面最大電位梯度；

　　Di—第i相導(dǎo)線到參考點P（2m高）處的直接距離，m；

　　hi—第i相導(dǎo)線的對地高度，m；（導(dǎo)線弧垂最低點高度）；

　　ri—第i相導(dǎo)線單根導(dǎo)線（子導(dǎo)線）半徑，cm；

　　xi—第i相導(dǎo)線到參考點P處的投影距離，m；

　?。üこ逃嬎憧梢圆豢紤]2米的高度）

　　三相送電線路的無線電干擾場強按下面的方法計算：如果某相導(dǎo)線的場強比另外兩相導(dǎo)線的場強大3dB，則后兩相的場強可以忽略，三相送電線路的無線電干擾場強可認為等于最大一相的場強。否則按下式計算：

　　式中：

　　Ea、Eb是假設(shè)兩相較大的場強值，（dB）。

　　4.3同塔雙回路送電線路的無線電干擾場強計算

　　對同塔雙回路上的六根導(dǎo)線，先計算每相導(dǎo)線在P點處的場強。再將同相導(dǎo)線的場強幾何相加。

　　式中：

　　Ei，—第一回路的第i相導(dǎo)線在參考點處的干擾場強，dB；

　　Ei“—第二回路的第i相導(dǎo)線在參考點處的干擾場強，dB；

　　Ei—兩回路第i相導(dǎo)線在參考點處的干擾合成場強，dB；

　　然后在比較合成后各相導(dǎo)線的場強，確定雙回路的無線電干擾場強。

　　即：某相導(dǎo)線的場強比另外兩相導(dǎo)線的場強大3dB，則后兩相的場強可以忽略，三相送電線路的無線電干擾場強可認為等于最大一相的場強。否則按下式計算：

　　Ea、Eb是假設(shè)兩相較大的場強值，（dB）。

　　4.4計算結(jié)果說明

　　本計算結(jié)果代表好天氣時（無雨、無霧、無雪），頻率為0.5MHz的無線電干擾場強的平均值，此值再加6～10dB后可代表雙80%的原則值（即80%的時間里、80%置信度）。

　　5、直流送電線路無線電干擾計算略

　　6、送電線路無線電干擾頻譜特性計算

　　見（GB15707-1995）干擾限值的附錄

　　補充：無線電通信設(shè)施的電磁環(huán)境要求

　　變電站、送電線路無線電干擾也可分為有源干擾和無源干擾，有源干擾主要來自電力設(shè)施在電暈過程中出現(xiàn)一些有害的、頻帶很寬的電磁波，干擾無線電通信。無源干擾是指在無線電設(shè)施主要工作（或覆蓋）的域內(nèi)，其凈空區(qū)內(nèi)不應(yīng)有煙囪、建筑物、架空線路、桿塔等障礙物對無線電信號造成遮擋、反射、散射。在確定障礙物高度時，應(yīng)以無線電設(shè)施所處的海拔高度為基準。

　　現(xiàn)在我們國家大部分無線電通信設(shè)施制訂了相應(yīng)的電磁環(huán)境要求，有些規(guī)程除了要滿足防護間距的要求外，還要滿足相應(yīng)的防護率要求。

　　防護率是指無線電接收點處的信號場強與同頻道下干擾場強（這是指背景與有源干擾的綜合值）的最小比值，用dB表示。

　　下面介紹下主要的幾個國標

　　1、《航空無線電導(dǎo)航臺站電磁環(huán)境要求》（GB6364-86）（共9種臺）；

　　2、短波無線電測向臺（站）電磁環(huán)境要求；（GB13617-92）（最嚴）

　　3、《短波無線電收信臺（站）電磁環(huán)境要求》（GB13614-92）；

　　4、對空情報雷達站電磁環(huán)境防護要求；（GB13618-92）

　　5、《架空電力線路與調(diào)幅廣播收音臺的防護間距》（GB7495-87）；

　　6、《對海中遠程無線電導(dǎo)航臺站電磁環(huán)境要求》（GB13613-92）；

　　7、《架空電力線路、變電站對電視差轉(zhuǎn)臺、轉(zhuǎn)播臺無線電干擾防護間距標準》（GBJ143-92）；

　　8、《地球站電磁環(huán)境保護要求》（GB13615-92）；

　　9、《微波接力站電磁環(huán)境保護要求》（GB13616-92）

　　10、《關(guān)于保護機場凈空的規(guī)定》（國務(wù)院[2003]5號文）。