李締華 梁盼望 徐 鵬

（中國能源建設(shè)集團(tuán)湖南省電力設(shè)計(jì)院有限公司，湖南 長沙 410007）

0 引言

某±800 kV特高壓輸電工程是我國實(shí)施“西電東送”戰(zhàn)略的重點(diǎn)工程，也是促進(jìn)國家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和節(jié)能減排的重大清潔能源項(xiàng)目。受周邊障礙物限制，該線路工程與一飛機(jī)導(dǎo)航臺(tái)距離較近。導(dǎo)航臺(tái)型式如圖1所示，該導(dǎo)航臺(tái)為華東地區(qū)重要的航路導(dǎo)航臺(tái)，為南來北往的飛機(jī)提供準(zhǔn)確的方位和距離。導(dǎo)航臺(tái)主要設(shè)有多普勒全向信標(biāo)臺(tái)和測距儀站，為保證導(dǎo)航精度，導(dǎo)航臺(tái)對(duì)周邊建筑物高度及電磁環(huán)境都有嚴(yán)格要求。而該特高壓輸電工程鐵塔普遍較高，且電流通量大，因此需進(jìn)行專題分析研究。

圖1 導(dǎo)航臺(tái)型式

1 可能存在的影響

文獻(xiàn)[1]給出了全向信標(biāo)臺(tái)和測距儀臺(tái)對(duì)周邊電磁環(huán)境的具體要求：

（1）以全向信標(biāo)/測距儀臺(tái)天線基礎(chǔ)中心為基準(zhǔn)點(diǎn)，以全向信標(biāo)天線反射網(wǎng)平面為基準(zhǔn)面，半徑200 m以內(nèi)不應(yīng)有超出基準(zhǔn)面高度的35 kV及以上的高壓輸電線，半徑500 m以內(nèi)不應(yīng)有超出基準(zhǔn)面高度的110 kV及以上的高壓輸電線。

（2）導(dǎo)航臺(tái)全向信標(biāo)設(shè)備信號(hào)在覆蓋區(qū)內(nèi)的最低信號(hào)場強(qiáng)為90 μV/m，對(duì)調(diào)頻廣播干擾的防護(hù)率為17 dB，對(duì)工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療設(shè)備干擾的防護(hù)率為14 dB，對(duì)其他各種有源干擾的防護(hù)率為20 dB，計(jì)算得到允許的高壓線路最大干擾場強(qiáng)為19 dB（μV/m）。

（3）導(dǎo)航臺(tái)測距儀設(shè)備信號(hào)在覆蓋區(qū)內(nèi)的最低信號(hào)場強(qiáng)為689 μV/m，對(duì)各種有源干擾的防護(hù)率為8 dB，折算得到允許的高壓線路最大干擾場強(qiáng)為49 dB（μV/m）。

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測，該線路工程與導(dǎo)航臺(tái)之間的距離為557 m。高壓架空輸電線路運(yùn)行時(shí)，導(dǎo)線表面存在一定的電暈放電現(xiàn)象，桿塔上的絕緣子和金具等部分也可能存在間歇性火花放電現(xiàn)象，從而產(chǎn)生無線電噪聲。文獻(xiàn)[2]對(duì)高壓架空輸電線路的無線電噪聲特性進(jìn)行了描述，電暈放電主要能量集中在10 MHz以內(nèi)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，30 MHz時(shí)的無線電噪聲比0.5 MHz時(shí)衰減20～40 dB。文獻(xiàn)[3]給出了我國±800 kV直流輸電線路的控制值：正極性導(dǎo)線地面投影外側(cè)20 m，頻率為0.5 MHz的無線電干擾限值為58 dB（μV/m）。

30 MHz以上無線電噪聲主要來自于絕緣子和金具的火花放電，電暈放電產(chǎn)生的高頻電流沿導(dǎo)線傳導(dǎo)，沿線發(fā)射無線電噪聲，火花放電則主要以絕緣子和金具為中心向空間發(fā)射。全向信標(biāo)臺(tái)工作在108～117.975 MHz，測距儀臺(tái)工作在960～1 215 MHz，雖然頻段與高壓線路的主要噪聲頻率不一致，但從嚴(yán)考慮，高壓輸電線路可能對(duì)新導(dǎo)航臺(tái)存在有源干擾風(fēng)險(xiǎn)，為此，下文對(duì)特高壓直流輸電線路在導(dǎo)航臺(tái)工作頻率范圍的無線電噪聲進(jìn)行類比測量與評(píng)估。

2 架空輸電線路的無線電噪聲

2.1 導(dǎo)線電暈所產(chǎn)生的無線電噪聲

高壓輸電線路帶電運(yùn)行時(shí)，導(dǎo)線表面的電位梯度較高，會(huì)引起表面空氣電離擊穿放電，稱為“電暈”，會(huì)使導(dǎo)線周圍形成脈沖重復(fù)率很高的“穩(wěn)態(tài)”無線電干擾場。

傅里葉分析和大量實(shí)測數(shù)據(jù)驗(yàn)證表明，架空電力線的電暈干擾頻譜幅度較高，但這種干擾主要能量集中在10 MHz以下，30 MHz以上干擾隨頻率增高幅值下降很快。圖2為特高壓輸電線路運(yùn)行后常年觀測所統(tǒng)計(jì)的無線電干擾頻譜特性，從圖中可以看出，10 MHz以后，干擾幅值相對(duì)于0.5 MHz已下降了30～40 dB，不會(huì)形成有效干擾。

圖2 特高壓輸電線路無線電干擾頻譜特性

2.2 絕緣子和金具火花放電所產(chǎn)生的無線電噪聲

30 MHz以上頻段無線電干擾大部分由火花放電產(chǎn)生，由于高頻集膚效應(yīng)的影響，脈沖干擾電流在導(dǎo)線內(nèi)的傳播衰減增大，同時(shí)在這個(gè)頻段內(nèi)波長已接近或小于導(dǎo)線間隙和設(shè)備、金具的尺寸，因此30 MHz以上頻段干擾被認(rèn)為是空間不連續(xù)分布的點(diǎn)源輻射的結(jié)果。

在線路上導(dǎo)線的電暈脈沖頻譜分量本身已很小，同時(shí)又不能有效地輻射到空間，因此在30 MHz以上頻段輸電線路的干擾較小，主要反映在鐵塔、絕緣子串、金具等部位火花放電上。隨著電力設(shè)備制造和施工工藝水平的提高，金具表面場強(qiáng)已經(jīng)被控制得很低（10 kV/cm2以下），已運(yùn)行線路很難觀察到火花放電現(xiàn)象。

3 線路無線電噪聲的類比測量

3.1 測量系統(tǒng)

本次測試采用德國R&S公司的FSH4接收機(jī)/頻譜儀，該頻譜儀靈敏度高，分辨率帶寬1 Hz。接收天線采用頻率30～300 MHz的雙錐天線和200～2 000 MHz的對(duì)數(shù)周期天線。其中，雙錐天線采用水平極化方式，測量時(shí)采用平均值檢波；對(duì)數(shù)周期天線采用垂直極化方式，測量時(shí)采用峰值檢波。測量系統(tǒng)的靈敏度均大于全向信標(biāo)臺(tái)和測距儀臺(tái)最大干擾允許場強(qiáng)，滿足文獻(xiàn)[4]中的測量系統(tǒng)要求。

3.2 類比對(duì)象及測點(diǎn)

我國在運(yùn)特高壓直流工程已有十余個(gè)，需從中選擇某已建特高壓直流工程進(jìn)行類比監(jiān)測。高壓架空輸電線路的無線電噪聲與線路的運(yùn)行電壓、對(duì)地高度和導(dǎo)線型式相關(guān)。本工程所用導(dǎo)線截面為1 000 mm2，分裂間距500 mm，導(dǎo)線截面越大，分裂間距越大，導(dǎo)線表面的電場強(qiáng)度越小，產(chǎn)生的無線電噪聲越小，按照從嚴(yán)考慮，選擇導(dǎo)線截面900 mm2，分裂間距450 mm的某已建工程作為類比監(jiān)測對(duì)象。

以邊導(dǎo)線地面投影為0點(diǎn)設(shè)置測點(diǎn)，如圖3所示，1#～7#測點(diǎn)分布在距0點(diǎn)2 m～2 km的位置，天線中心離地高度2 m，測量現(xiàn)場照片如圖4所示。

圖3 測試路徑示意圖

圖4 已建±800 kV特高壓直流輸電線路電磁環(huán)境測試現(xiàn)場

3.3 測量結(jié)果

6#測點(diǎn)與已建線路的距離和導(dǎo)航臺(tái)與本工程線路距離相近，依據(jù)文獻(xiàn)[4]中的測量方法，該測點(diǎn)測量結(jié)果如圖5所示。

圖5 6#測點(diǎn)頻譜圖（與邊導(dǎo)線水平距離557 m）

6#測點(diǎn)113.9 MHz、1 173 MHz和1 110 MHz頻率測量結(jié)果和換算結(jié)果的典型值如表1所示。

表1 6#測點(diǎn)測量結(jié)果和換算結(jié)果

根據(jù)前述文獻(xiàn)[1]的要求，線路干擾測量結(jié)果表明，線路對(duì)導(dǎo)航臺(tái)的干擾值均在限值要求以內(nèi)。

4 結(jié)論

（1）高壓輸電線路的無線電噪聲基本在30 MHz以下，主要能量集中在10 MHz以內(nèi)，沿線路傳播，影響面較廣。

（2）30 MHz以上無線電噪聲主要是絕緣子和金具等火花放電所致，不能在導(dǎo)線中有效傳播，集中在桿塔附近區(qū)域，是“點(diǎn)”干擾源。隨著電力設(shè)備加工和施工工藝水平的提高，加上特高壓工程設(shè)計(jì)時(shí)金具表面場強(qiáng)保留了充足裕量，已運(yùn)行特高壓線路金具和絕緣沒有發(fā)現(xiàn)火花放電現(xiàn)象。因此，輸電線路30 MHz以上無線電噪聲影響面小，衰減快。

（3）類比測量6#測點(diǎn)的電磁環(huán)境測量結(jié)果表明，被測量直流輸電線路工程滿足文獻(xiàn)[1]中規(guī)定的多普勒全向信標(biāo)臺(tái)和測距儀臺(tái)的干擾防護(hù)率要求。由此類推，本工程線路無線電噪聲也滿足全向信標(biāo)臺(tái)和測距儀臺(tái)有源干擾防護(hù)率要求，不會(huì)對(duì)涉及的航路導(dǎo)航臺(tái)造成有源干擾。