高壓輸電線路電磁輻射無線電干擾值的檢測與評價

張金帆, 郭鍵鋒, 黃　恒, 楊穎琪

(深圳市環(huán)境監(jiān)測中心站, 深圳　518049)

· 環(huán)境輻射 ·

高壓輸電線路電磁輻射無線電干擾值的檢測與評價

張金帆, 郭鍵鋒, 黃恒, 楊穎琪

(深圳市環(huán)境監(jiān)測中心站, 深圳518049)

根據(jù)實踐經(jīng)驗，針對電力項目電磁輻射環(huán)境影響評價及驗收工作,分析高壓架空線路無線電干擾值檢測中存在的問題。結(jié)合相關(guān)評價標準，建立頻率-限值修正表、距離-限值修正表，并將無線電干擾的限值與實際測量值之間進行對比分析。發(fā)現(xiàn)大量檢測數(shù)據(jù)超過標準限值要求。通過分析超標數(shù)據(jù)的特點和規(guī)律，指出高壓輸電線路無線電干擾檢測與評價的存在的問題，并提出解決對策建議。

高壓輸電線路；電磁輻射；無線電干擾；檢測；評價

1　引　言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力需求也迅速增長。城市中布設(shè)的各種變電站、輸電線路也越來越密集。根據(jù)相關(guān)法規(guī)的要求，高壓輸電線路在建設(shè)前應(yīng)進行電磁輻射環(huán)境影響評價，竣工投產(chǎn)后必須通過電磁輻射竣工環(huán)境保護驗收。在環(huán)境保護驗收過程中，必須經(jīng)過驗收檢測評價，而無線電干擾檢測是驗收檢測中的重要部分，使得無線電干擾檢測評價成為了高壓輸電線路能否通過環(huán)境保護驗收的重要技術(shù)依據(jù)。無線電干擾檢測及評價是否科學(xué)、合理、有效，就變成至關(guān)重要。

2　機理特性及管理現(xiàn)狀

2.1機理特性

高壓輸電線路的無線電干擾可分為有源干擾和無源干擾兩類。有源干擾的主要干擾源由導(dǎo)線的電暈放電[1]產(chǎn)生，隨著輸電系統(tǒng)電壓等級的提高,電暈放電問題成為特高壓輸電關(guān)鍵技術(shù)問題之一[2]；另外間歇火花放電是另一個無線電干擾源,它是高壓輸電線路由于接觸不良或線路受侵蝕而發(fā)生的弧光放電和火花放電,無源干擾主要是無線電信號遇到線路或鐵塔后等大型帶電金屬器件而形成的散射和屏蔽作用,變成無用信號,從而對無線電接收產(chǎn)生干擾。

無線電干擾主要特性分為頻譜特性、橫向衰減特性和統(tǒng)計分布特性來表征。頻譜特性表示在一定地點的無線電干擾水平雖頻率變化的函數(shù)關(guān)系。橫向衰減特性表示無線電干擾隨高壓輸電線路距離的增加而逐漸衰減的特性。而統(tǒng)計分布特性是表示無線電干擾的測量遵循統(tǒng)計學(xué)的分布規(guī)律，這是對無線電干擾進行統(tǒng)計檢測的重要依據(jù)。

2.2管理現(xiàn)狀

我國現(xiàn)行的輸變電工程環(huán)境影響評價技術(shù)規(guī)范[3]中明確把高壓輸電線路無線電干擾現(xiàn)狀水平是否符合標準要求作為能否通過環(huán)境影響評價和竣工環(huán)境保護驗收重要的技術(shù)依據(jù)，而無線電干擾檢測就是衡量高壓輸電線路無線電干擾現(xiàn)狀水平最直接有效的辦法，無線電干擾評價就是說明現(xiàn)狀水平是否符合標準的重要依據(jù)。

我國現(xiàn)有的輸電線路無線電干擾檢測方法和評價標準主要有《高壓架空送電線、變電站無線電干擾測試方法》(GB/T 7349-2002)和《高壓架空送電線無線電干擾限值》(GB15707-1995)。該兩項標準適用于電壓等級在110kV～500kV范圍內(nèi)運行時間半年以上的高壓輸變電工程產(chǎn)生的頻率為0.15-30MHz的無線電干擾檢測和評價，標準對各電壓等級的無線電干擾的檢測和限值都提出了具體要求，因而無線電干擾檢測方法能否準確、有效，無線電干擾評價標準能否科學(xué)、合理就成為了這個技術(shù)依據(jù)里的核心。

根據(jù)《高壓架空送電線無線電干擾限值》(GB15707-1995)中規(guī)定，頻率為0.5MHz且距邊導(dǎo)線投影20米處的高壓交流架空送電線路無線電干擾限值見表1所示。

表1　無線電干擾限值

3　無線電干擾檢測原理及儀器

在標準中，對高壓輸電線路的無線電干擾有明確的檢測方法和限值要求。并且標準中對高壓輸電線路無線電干擾的測量頻段、測量范圍及修正方法也有相應(yīng)規(guī)定。

高壓輸電線路無線電干擾值通常使用無線電干擾測量接收機進行測試，也可以使用頻譜分析儀進行測試[4]，工作于準峰值檢波方式，使用具有電屏蔽的環(huán)狀天線或柱狀天線進行測量[5]。測試時，如果連接天線和測量儀之間有連接電纜，還應(yīng)加上電纜的損耗值[6]。本次測量采用的是無線電干擾接收機(PMM9010，德國)，該儀器可實現(xiàn)頻率范圍10Hz-30MHz的全數(shù)字式顯示，是國內(nèi)環(huán)境保護部門使用率最高的無線電干擾檢測設(shè)備。無線電干擾場強的測定值公式如下：

R[dB(μV/m)]=A[dB(μV)] +K[dB(1/m)]

式中,R[dB(μV/m)]—無線電干擾場強的測定值;

A [dB(μV)]—儀表指示值;

K[dB(1/m)]—天線校正系數(shù)，用以表示接收天線的衰減。

4　不同頻率無線電干擾檢測

4.1不同頻率限值修正

根據(jù)標準[7]中對無線電干擾限值的頻率修正公式見式1和式2，計算得到距離邊導(dǎo)線投影20米處相應(yīng)測量頻率相對于0.5MHz無線電干擾限值的修正增量系數(shù)及變化趨勢圖，見表2和下圖。

△E=5[1-2(log10f)2]

(1)

(2)

式中：△E—相對于0.5MHz的干擾場強的增量，dB(μV/m);

f—頻率，MHz。

注：公式(1)的適用范圍為0.15-4MHz。

表2　不同頻率限值修正系數(shù)表

圖　頻率(MHz)-限值(dB(μV/m))變化趨勢Fig.　Frequency(MHz)-limit value (dB(μV/m)) variation trend

4.2現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)

(3)

n—同一點位連續(xù)測量次數(shù);

k—取決于測量次數(shù)n的常數(shù)，它可以用滿足80%/80%規(guī)則來確定，本文中測量為20次，根據(jù)標準取值1.12;

Sn—為測量結(jié)果的樣本標準差。

表3　典型220kV輸電線路不同頻率無線電干擾評價值

注:表中加粗數(shù)據(jù)為超過標準限值數(shù)據(jù)

M—為無線電干擾的評價值，用于對比點位數(shù)據(jù)是否超過標準限值。

4.3檢測數(shù)據(jù)分析

本次測量共測得數(shù)據(jù)100個，通過對5條110千伏和5條220千伏輸電線路的現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)與不同頻率修正限值的對比分析，測量數(shù)據(jù)分布不規(guī)律，未嚴格按照理論計算模型呈頻率衰減趨勢，共有58個數(shù)據(jù)(斜體加粗)超過修正限值，總超限率為58%。在高頻率段(6MHz—30MHz)由于修正限值的迅速變小，見圖1，以致修正后的限值過于嚴格，到30MHz頻段甚至出現(xiàn)了負數(shù)值，最終導(dǎo)致高頻率段的無線電干擾評價值全部超過修正限值要求。

表4　典型110kV輸電線路不同頻率無線電干擾評價值

注:表中加粗數(shù)據(jù)為超過標準限值數(shù)據(jù)

5　不同距離無線電干擾檢測

5.1不同距離限值修正

根據(jù)標準[7]中對無線電干擾場強的距離修正公式，結(jié)合現(xiàn)場檢測輸電線路的各項參數(shù)，分別計算出各條輸電線路各測量點位的無線電干擾限值，見表5。

高壓交流架空送電線路無線電干擾距離特性由下式表示：

(4)

式中：Ex—距邊導(dǎo)線投影X 米處干擾場強，dB(μV/m)；

E—距邊導(dǎo)線投影20m處干擾場強，dB(μV/m)；

X—距邊導(dǎo)線投影距離，m；

H—邊導(dǎo)線在測量點處對地高度，m；

h—測量儀器天線的假設(shè)高度，m；

k—衰減系數(shù)。

對于0.15-0.4MHz頻段，k取18；對于大于0.4MHz直至30MHz頻率，k取16.5。公式(1)適用于距導(dǎo)線投影距離小于100m處。

5.2現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)

表5　輸電線路不同水平距離的無線電干擾限值(0.5MHz)

表6　典型110kV輸電線路不同水平距離無線電干擾評價值(0.5MHz)

注:表中加粗數(shù)據(jù)為超過標準限值數(shù)據(jù)

表7　典型220kV輸電線路不同水平距離無線電干擾評價值(0.5MHz)

5.3檢測數(shù)據(jù)分析

本次測量共測得數(shù)據(jù)48個，通過對3條110kV和3條220kV輸電線路的現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)與對應(yīng)距離修正限值的對比分析，測量數(shù)據(jù)分布規(guī)律性不強，但測量結(jié)果未出現(xiàn)較大的波動，與之對比得到共有2個數(shù)據(jù)(斜體加粗)超過修正限值，總超限率為4.8%。

6　結(jié)　論

目前我國的無線電干擾測試和評價還存在許多問題和難點,例如:我們檢測的數(shù)據(jù)是包括環(huán)境背景值在內(nèi)的綜合值，單獨對變電站及輸電線產(chǎn)生的無線電干擾進行測試還無法實現(xiàn)；我國的高壓輸電線路的無線電干擾檢測方法和限值標準分別為2002年和1995年制定，與現(xiàn)在電力設(shè)備建設(shè)情況已不相適應(yīng)；高頻率段(6MHz—30MHz)由于修正系數(shù)的迅速變小，致使修正后的限值過于嚴格，以致高頻率段的無線電干擾值大量超過修正限值要求。正是因為無線電干擾檢測是評價高壓輸電線路能否通過環(huán)境保護驗收的重要技術(shù)依據(jù)，正確處理檢測數(shù)據(jù)和科學(xué)評價檢測結(jié)果顯得尤為重要。根據(jù)實際情況，提出以下建議和解決措施：

6.1應(yīng)該探討詳細的檢測方法和評價模型,組織全國性的無線電干擾檢測比對工作,以期不同的檢測機構(gòu)能得到一致的檢測和評價結(jié)論。

6.2建議參考一些500kV大型輸變電工程環(huán)境影響報告書[8,9]的評價方式，只對頻率0.5MHz且距離為20m處的無線電干擾測量點位根據(jù)限值標準進行評價，并對其科學(xué)性進行論證。

6.3開展各個城市無線電干擾的城市區(qū)域環(huán)境背景調(diào)查，通過調(diào)查找到各個區(qū)域頻率為0.15-30MHz無線電干擾背景值偏高的影響因素(比如中波臺、干擾臺、廣播電視臺等對該頻段的影響)，確定區(qū)域的背景值的頻率和強度范圍，編制城市區(qū)域無線電干擾背景調(diào)查報告。輸電線路無線電干擾的檢測和評價應(yīng)以該區(qū)域的無線電干擾背景調(diào)查報告為依據(jù)，規(guī)避區(qū)域內(nèi)其它影響因素造成無線電干擾背景值偏高的影響，優(yōu)化檢測方法，從而提高輸電線路無線電干擾評價的準確性、科學(xué)性。

6.4對于修正后的超限值檢測數(shù)據(jù)，不要輕易給出無線電干擾超標的結(jié)論，因根據(jù)實際情況分析哪些測試值屬于電力設(shè)備引起的，給出正確科學(xué)的結(jié)論[10]。修訂檢測方法和限值標準，應(yīng)使用一種具體的可操作性強的檢測方法,并充分考慮各個城市無線電干擾區(qū)域環(huán)境背景值和其它影響因素，確保檢測質(zhì)量，制定合理的限值水平。

[1]陳水明, 王磊, 何金良.多回高壓輸電線路產(chǎn)生的無線電干擾分析[J]. 電波科學(xué)學(xué)報,2002,17(6):677-681.

[2]蔣虹,陳豫朝,張廣洲,等.溫濕度對交流電暈無線電干擾的影響[J].高電壓技術(shù),2011,37(12):2918-2923.

[3]HJ/T24-1998,500kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評價技術(shù)規(guī)范[S].

[4]HJ/T 10.2-1996,輻射環(huán)境保護管理導(dǎo)則 電磁輻射監(jiān)測儀器和方法[S].

[5]GB/T 7349-2002,高壓架空送電線、變電站無線電干擾測試方法[S].

[6]GB/T 6113.1-1995,無線電騷擾和抗擾度測試設(shè)備規(guī)范[S].

[7]GB15707-1995,高壓架空送電線無線電干擾限值[S].

[8]李繼洪.500kV鯤鵬至寶安線路工程環(huán)境影響報告書[R].廣州:中國電力工程顧問集團中南電力設(shè)計院,2011.

[9]張紅霞.500kV現(xiàn)代輸變電工程環(huán)境影響報告書[R].廣州:中國電力工程顧問集團中南電力設(shè)計院,2013.

[10]李曄.高壓輸變電設(shè)施電磁輻射測試與環(huán)境影響分析[J].寧夏電力,2006,(5):1-4.

Detection and Evaluation of Electromagnetic Radiation Radio Interference Value of High Voltage Transmission Line

ZHANG Jin-fan, GUO Jian-feng, HUANG Heng, YANG Ying-qi

(ShenzhenEnvironmentalMonitoringCentreStation，Shenzhen518049,China)

According to practical experience, based on the electromagnetic radiation environmental impact assessment and acceptance of electric power project, this paper analyzed the problems of detecting radio interference value of high voltage overhead line. Combining with relevant evaluation standard, the tables of frequency-limit correction and range-limit correction were established, and the radio interference limits were compared with the actual measured values. Results showed that a large amount of measured data exceeded the standard limit requirements. Through analyzing the characteristics and rules of the data which exceed the standard, the problems were pointed out about the detection and evaluation of high voltage transmission line radio interference, and the countermeasure suggestions were proposed to solve the problems.

High voltage transmission line; electromagnetic radiation; radio interference; detection; evaluation

2014-10-10

張金帆(1985-)，男，湖南衡陽人，2007年畢業(yè)于南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院核工程與核技術(shù)專業(yè)，工程師，主要工作方向為核與輻射環(huán)境監(jiān)測與管理。

X837

A

1001-3644(2015)02-0125-05