高压架空送电线路无线电干扰

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1、概述

　　随着高压送电线路电压等级的不断提高，导线表面发生电晕及其他放电的机会越来越多，电晕及其他放电的同时产生的效应之一就是无线电干扰（简称RI，是英文RadioInterference缩写），无线电干扰的实质，就是在电晕和放电的过程中，出现一些有害的电磁波，且频带相当宽，从频率上说，从低频50Hz到高频上千兆赫兹的范围。这些频率会干扰周围无线电通信设施的正常运行。

　　补充：送电线路对无线电通信设施有干扰，对人类的居住环境也有影响。国际上对时变电场和磁场对人身健康的研究证明，对人身健康只定性说明有影响，但没有定量说明。国际非离子辐射防护委员会（ICNIRP）以导则的方式给出了基本限值、电场、磁场、接触电流的指导限值。

　　在2001年6月，国家环境保护总局和信息部、卫生部、广电部、中电联共同编制了国标《电磁辐射曝露限值和测量方法》全民征求意见稿，里面提出的各项限值很严，按现在的设计规程有些指标很难达到。

　　无线电干扰来自多方面：有天电干扰（磁暴、雷电等）、宇宙干扰（太阳黑子、银河系的电磁辐射等）、工业干扰（电焊、热处理、电气化铁路、整流装置、医疗器械、高压线路等等）

　　为了妥善解决无线电干扰与无线电设施的电磁兼容问题，国际电工学会（IEC）专设了无线电干扰特别委员会（CISPR），专门研究各种工业设备所产生的无线电干扰，其中CISPR的C分会是专门负责高压线路及电力拖动设备的无线电干扰问题。我国是CISPR会员国，我国CSIPR/C分会设在武汉高压研究所。

　　2、送电线路、变电站RI的来源

　　送电线路无线电干扰主要来自：导线的电晕放电、绝缘子的表面污秽产生的泄流、缺陷绝缘子间隙放电火花、线夹电晕及火花放电、新架设导线的毛刺放电等等；

　　变电站发生无线电电干扰的因素很多也很复杂，在正常运行和故障情况下都会产生，主要来自变电站的开关操作时产生火花放电、变电站的设备中，因损坏、污秽等原因，产生局部放电，变电站的一次设备，如母线、设备的电晕放电等等。

　　在这里重点讲的是送电线路的无线电干扰，有均匀干扰、不均匀干扰、脉冲干扰所构成，理论上讲是对任何频率的无线电设施均有干扰，实际上主要是调幅广播、通信（0.5MHz～12MHz）和电视产生干扰。

　　送电线路对无线电设施的干扰程度，主要取决于：

　　1）送电线路与收、发信设备的距离；

　　2）通信设备的性能、天线方位、制式等；

　　3）送电线路的各种参数，如导线的排列方式、电压的级别、杆塔的高低、弧垂的大小等；

　　4）气象条件，如晴天、雨天、雾天等。

　　3、送电线路RI的基本术语

　　1）无线电干扰场强（原来称无线电干扰电平）

　　是用来衡量送电线路的无线电干扰程度的单位，用dB表示，0dB相当于1uV/m。

　　2）横向衰减特性

　　是指在一定的频率下，随垂直于送电线路距离的不同而使无线电干扰的变化规律。

　　3）频率（频谱）特性

　　是指送电线路的无线电干扰场强，随其干扰频率的变化的规律。

　　4）背景干扰

　　是指当送电线路停电或者没有发生无线电干扰时的环境干扰场强。背景干扰的大小与当地的工业发展水平、地形、气候变化有关。这在实测无线电干扰时，是一个很重要的参数。

　　5）标准情况

　　无线电干扰的标准情况，是指无雨、无雾、无雪的天气，风速小于10m/s，距高压线路边线地面投影20m处（档距中央）的无线电干扰值。

　　另外还有气候特性、纵向特性等其他术语，在此不在解释。《高压交流架空送电线路无线电干扰限值》（GB15707-1995）

　　1 适用范围

　　是指：交流架空送电线路正常情况下的无线电干扰限值。

　　本标准适用运行半年以上的110～500KV高压交流架空送电线路产生的频率为0.15～30MHz的无线电干扰。

　　2 引用的标准

　　GB7349《高压架空输电线路、变电站无线电干扰测量方法》

　　GB/T4365-1995《电磁兼容术语》，该标准等同采用IEC60050（161）标准，现在是推荐国标。

　　——电磁骚扰

　　“任何可能引起装置、设备或系统性能降低或对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象”。注：电磁骚扰可能是电磁噪声、无用信号或传播媒介自身的变化“。

　　——电磁干扰

　　“电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降”。

　　由以上两个术语可见：电磁骚扰仅仅是电磁现象，即指客观存在的一种物理现象；它可以引起降级或损害，但不一定已经形成后果。而电磁干扰是由电磁骚扰引起的后果。过去在术语上并未将物理现象与其造成的后果划分明确，统称为干扰，为了与过去惯用的干扰一词明确分开，现在术语是电磁骚扰和电磁干扰。

　　3 其他术语：

　　—无线电干扰限值

　　无线电干扰场强在80%的时间，具有80%的置信度不超过的规定值。

　　——好天气

　　是指无雨、无雪、无雾的天气。

　　4 无线电干扰限值

　　4.1频率为0.5MHz，距边导线投影20m处高压交流送电线路无线电干扰限值如下：（原来规定的限值是指：1MHz，边导线透影20m处的RI）

　　无线电干扰限值（边导线投影20米处）

　　4.2对0.15～30MHz频率段中的其他频率，高压交流送电线路无线电干扰限值要进行修正。

　　4.3对距边导线投影不为20m处测量的无线电干扰场强，要修正到20m处。

　　5 限值的测量

　　按照GB7349规定的方法进行测量；及各种注意事项不在详细说明。

　　附录ARI限值的频率修正

　　高压架空送电线路RI限值的频率修正按下式计算：

　　当修正频率范围在0.15～4MHz时，

　　当修正频率范围在其他范围在4～30MHz时，

　　E`——为相对于0.5MHz的干扰场强的增量，dB（uV/m）；

　　f——频率MHz.

　　对频率大于30MHz以上时，我们国家正在准备做这方面的工作，故本标准没有提供相应的计算公式。

　　工程设计中可采用下式：

　　C—是天线形状变化系数。

　　例题：

　　频率分别为0.8MHz时，对500kV交流架空送电线路的无线电干扰限值是多少？（即换算到频率为0.5MHz，距边导线投影20m处的RI限值）

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

　　则0.8MHz的RI限值为55+（-3.15）=51.85（dB）

　　附录B无线电干扰场强的距离修正

　　高压交流架空送电线路无线电干扰的距离特性（横向衰减）特性由下式表示（距边线投影距离小于100m）：

　　式中：

　　Ex—距边导线投影Xm处干扰场强，dB（uV/m）；

　　E—距边导线投影20m处干扰场强，dB（uV/m）；

　　X—距边导线投影距离，m；

　　H—边导线在测点处对地高度（是导线最低点对地高度），m；

　　h—测量仪天线架设高度，m；

　　k—测量仪天线架设高度，m；

　　对于0.15～4MHz频段，k取18；对于大于4～30MHz的频率，k取16.5。

　　此公式可以计算出距离边导线投影不为20m处的无线电干扰限值，也可以把距边导线投影不为20m处测量的无线电干扰场强修正到20m处。

　　附录C高压交流架空送电线无线电干扰场强计算

　　在下面的标准（DL/T691-1999）介绍。

　　《高压交流架空送电线路无线电干扰计算方法》—（DL/T691-1999）

　　1 适用范围

　　本标准推荐了预测高压架空送电线路无线电干扰及其频谱的计算方法。

　　本标准推荐的无线电干扰计算方法适用计算500KV及以下正常运行的高压交流架空送电线路的无线电干扰场强。

　　2 引用标准

　　GB/T4365-1995《电磁兼容术语》

　　GB15707-1995《高压交流架空送电线路无线电干扰限值》

　　3 术语（略）

　　4、交流线路无线电干扰计算

　　4.1单相导线的无线电干扰场强计算：

　　式中：

　　E—边导线投影20米，并离地面2处的无线电干扰场强，kV/cm；

　　gmax—子导线最大表面电位梯度有效值，kV/cm，（一般范围为：12～20kV/cm）；

　　r—单导线（子导线）半径，cm。

　　4.2三相单回路送电线路的无线电干扰场强计算

　　式中：

　　Ei—第i相导线距P点处（2m高）的无线电干扰场强；

　　gmax—第i相导表面最大电位梯度；

　　Di—第i相导线到参考点P（2m高）处的直接距离，m；

　　hi—第i相导线的对地高度，m；（导线弧垂最低点高度）；

　　ri—第i相导线单根导线（子导线）半径，cm；

　　xi—第i相导线到参考点P处的投影距离，m；

　　（工程计算可以不考虑2米的高度）

　　三相送电线路的无线电干扰场强按下面的方法计算：如果某相导线的场强比另外两相导线的场强大3dB，则后两相的场强可以忽略，三相送电线路的无线电干扰场强可认为等于最大一相的场强。否则按下式计算：

　　式中：

　　Ea、Eb是假设两相较大的场强值，（dB）。

　　4.3同塔双回路送电线路的无线电干扰场强计算

　　对同塔双回路上的六根导线，先计算每相导线在P点处的场强。再将同相导线的场强几何相加。

　　式中：

　　Ei，—第一回路的第i相导线在参考点处的干扰场强，dB；

　　Ei“—第二回路的第i相导线在参考点处的干扰场强，dB；

　　Ei—两回路第i相导线在参考点处的干扰合成场强，dB；

　　然后在比较合成后各相导线的场强，确定双回路的无线电干扰场强。

　　即：某相导线的场强比另外两相导线的场强大3dB，则后两相的场强可以忽略，三相送电线路的无线电干扰场强可认为等于最大一相的场强。否则按下式计算：

　　Ea、Eb是假设两相较大的场强值，（dB）。

　　4.4计算结果说明

　　本计算结果代表好天气时（无雨、无雾、无雪），频率为0.5MHz的无线电干扰场强的平均值，此值再加6～10dB后可代表双80%的原则值（即80%的时间里、80%置信度）。

　　5、直流送电线路无线电干扰计算略

　　6、送电线路无线电干扰频谱特性计算

　　见（GB15707-1995）干扰限值的附录

　　补充：无线电通信设施的电磁环境要求

　　变电站、送电线路无线电干扰也可分为有源干扰和无源干扰，有源干扰主要来自电力设施在电晕过程中出现一些有害的、频带很宽的电磁波，干扰无线电通信。无源干扰是指在无线电设施主要工作（或覆盖）的域内，其净空区内不应有烟囱、建筑物、架空线路、杆塔等障碍物对无线电信号造成遮挡、反射、散射。在确定障碍物高度时，应以无线电设施所处的海拔高度为基准。

　　现在我们国家大部分无线电通信设施制订了相应的电磁环境要求，有些规程除了要满足防护间距的要求外，还要满足相应的防护率要求。

　　防护率是指无线电接收点处的信号场强与同频道下干扰场强（这是指背景与有源干扰的综合值）的最小比值，用dB表示。

　　下面介绍下主要的几个国标

　　1、《航空无线电导航台站电磁环境要求》（GB6364-86）（共9种台）；

　　2、短波无线电测向台（站）电磁环境要求；（GB13617-92）（最严）

　　3、《短波无线电收信台（站）电磁环境要求》（GB13614-92）；

　　4、对空情报雷达站电磁环境防护要求；（GB13618-92）

　　5、《架空电力线路与调幅广播收音台的防护间距》（GB7495-87）；

　　6、《对海中远程无线电导航台站电磁环境要求》（GB13613-92）；

　　7、《架空电力线路、变电站对电视差转台、转播台无线电干扰防护间距标准》（GBJ143-92）；

　　8、《地球站电磁环境保护要求》（GB13615-92）；

　　9、《微波接力站电磁环境保护要求》（GB13616-92）

　　10、《关于保护机场净空的规定》（国务院[2003]5号文）。