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(jī)會越來越多,電暈及其他放電的同時(shí)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(shí)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(dāng)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(yùn)行。
補(bǔ)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(shí)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(hù)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(hù)總局和信息部、衛(wèi)生部、廣電部、中電聯(lián)共同編制了國標(biāo)《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(xiàng)限值很嚴(yán),按現(xiàn)在的設(shè)計(jì)規(guī)程有些指標(biāo)很難達(dá)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(xué)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(fù)責(zé)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(yùn)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(shí)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(diǎn)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(shí)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(qiáng)(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(dāng)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(qiáng),隨其干擾頻率的變化的規(guī)律。
4)背景干擾
是指當(dāng)送電線路停電或者沒有發(fā)生無線電干擾時(shí)的環(huán)境干擾場強(qiáng)。背景干擾的大小與當(dāng)?shù)氐墓I(yè)發(fā)展水平、地形、氣候變化有關(guān)。這在實(shí)測無線電干擾時(shí),是一個很重要的參數(shù)。
5)標(biāo)準(zhǔn)情況
無線電干擾的標(biāo)準(zhǔn)情況,是指無雨、無霧、無雪的天氣,風(fēng)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。《高壓交流架空送電線路無線電干擾限值》(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(biāo)準(zhǔn)適用運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)
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(biāo)準(zhǔn)等同采用IEC60050(161)標(biāo)準(zhǔn),現(xiàn)在是推薦國標(biāo)。
——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(qiáng)在80%的時(shí)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(jìn)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(qiáng),要修正到20m處。
5 限值的測量
按照GB7349規(guī)定的方法進(jìn)行測量;及各種注意事項(xiàng)不在詳細(xì)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(jì)算:
當(dāng)修正頻率范圍在0.15~4MHz時(shí),
當(dāng)修正頻率范圍在其他范圍在4~30MHz時(shí),
E`——為相對于0.5MHz的干擾場強(qiáng)的增量,dB(uV/m);
f——頻率MHz.
對頻率大于30MHz以上時(shí),我們國家正在準(zhǔn)備做這方面的工作,故本標(biāo)準(zhǔn)沒有提供相應(yīng)的計(jì)算公式。
工程設(shè)計(jì)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(shí),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(qiáng)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(qiáng),dB(uV/m);
E—距邊導(dǎo)線投影20m處干擾場強(qiáng),dB(uV/m);
X—距邊導(dǎo)線投影距離,m;
H—邊導(dǎo)線在測點(diǎn)處對地高度(是導(dǎo)線最低點(diǎn)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(jì)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(qiáng)修正到20m處。
附錄C高壓交流架空送電線無線電干擾場強(qiáng)計(jì)算
在下面的標(biāo)準(zhǔn)(DL/T691-1999)介紹。
《高壓交流架空送電線路無線電干擾計(jì)算方法》—(DL/T691-1999)
1 適用范圍
本標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算方法。
本標(biāo)準(zhǔn)推薦的無線電干擾計(jì)算方法適用計(jì)算500KV及以下正常運(yùn)行的高壓交流架空送電線路的無線電干擾場強(qiáng)。
2 引用標(biāo)準(zhǔn)
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(jì)算
4.1單相導(dǎo)線的無線電干擾場強(qiáng)計(jì)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(qiáng),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(qiáng)計(jì)算
式中:
Ei—第i相導(dǎo)線距P點(diǎn)處(2m高)的無線電干擾場強(qiáng);
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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)P處的投影距離,m;
。üこ逃(jì)算可以不考慮2米的高度)
三相送電線路的無線電干擾場強(qiáng)按下面的方法計(jì)算:如果某相導(dǎo)線的場強(qiáng)比另外兩相導(dǎo)線的場強(qiáng)大3dB,則后兩相的場強(qiáng)可以忽略,三相送電線路的無線電干擾場強(qiáng)可認(rèn)為等于最大一相的場強(qiáng)。否則按下式計(jì)算:
式中:
Ea、Eb是假設(shè)兩相較大的場強(qiáng)值,(dB)。
4.3同塔雙回路送電線路的無線電干擾場強(qiáng)計(jì)算
對同塔雙回路上的六根導(dǎo)線,先計(jì)算每相導(dǎo)線在P點(diǎn)處的場強(qiáng)。再將同相導(dǎo)線的場強(qiáng)幾何相加。
式中:
Ei,—第一回路的第i相導(dǎo)線在參考點(diǎn)處的干擾場強(qiáng),dB;
Ei“—第二回路的第i相導(dǎo)線在參考點(diǎn)處的干擾場強(qiáng),dB;
Ei—兩回路第i相導(dǎo)線在參考點(diǎn)處的干擾合成場強(qiáng),dB;
然后在比較合成后各相導(dǎo)線的場強(qiáng),確定雙回路的無線電干擾場強(qiáng)。
即:某相導(dǎo)線的場強(qiáng)比另外兩相導(dǎo)線的場強(qiáng)大3dB,則后兩相的場強(qiáng)可以忽略,三相送電線路的無線電干擾場強(qiáng)可認(rèn)為等于最大一相的場強(qiáng)。否則按下式計(jì)算:
Ea、Eb是假設(shè)兩相較大的場強(qiáng)值,(dB)。
4.4計(jì)算結(jié)果說明
本計(jì)算結(jié)果代表好天氣時(shí)(無雨、無霧、無雪),頻率為0.5MHz的無線電干擾場強(qiáng)的平均值,此值再加6~10dB后可代表雙80%的原則值(即80%的時(shí)間里、80%置信度)。
5、直流送電線路無線電干擾計(jì)算略
6、送電線路無線電干擾頻譜特性計(jì)算
見(GB15707-1995)干擾限值的附錄
補(bǔ)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(shí),應(yīng)以無線電設(shè)施所處的海拔高度為基準(zhǔn)。
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(hù)間距的要求外,還要滿足相應(yīng)的防護(hù)率要求。
防護(hù)率是指無線電接收點(diǎn)處的信號場強(qiáng)與同頻道下干擾場強(qiáng)(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(biāo)
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(yán))
3、《短波無線電收信臺(站)電磁環(huán)境要求》(GB13614-92);
4、對空情報(bào)雷達(dá)站電磁環(huán)境防護(hù)要求;(GB13618-92)
5、《架空電力線路與調(diào)幅廣播收音臺的防護(hù)間距》(GB7495-87);
6、《對海中遠(yuǎn)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(hù)間距標(biāo)準(zhǔn)》(GBJ143-92);
8、《地球站電磁環(huán)境保護(hù)要求》(GB13615-92);
9、《微波接力站電磁環(huán)境保護(hù)要求》(GB13616-92)
10、《關(guān)于保護(hù)機(jī)場凈空的規(guī)定》(國務(wù)院[2003]5號文)。