關于1 000 kV交流輸電線路可聽噪聲影響因素的探討

李 慧

（江蘇輻環(huán)環(huán)境科技有限公司，江蘇 南京 210019）

隨著社會環(huán)保意識的增強，人們對輸電線路電磁環(huán)境問題越來越重視。特高壓輸電線路面臨著嚴重的電磁環(huán)境問題，特別是可聽噪聲問題異常突出。當前國內(nèi)外對特高壓輸電線路電暈產(chǎn)生的可聽噪聲研究主要停留在利用大量的試驗結(jié)果進行數(shù)據(jù)擬合，總結(jié)在各種影響因素下的經(jīng)驗公式。其中，公認具有較好代表性和準確性的為美國邦納維爾電力局（BPA）推薦的公式，利用該公式進行預測，預測值與實測值的誤差大多數(shù)僅1 dB（A）左右。本文主要在分析特高壓輸電線路可聽噪聲影響因素的基礎上，從線路結(jié)構(gòu)出發(fā)探討特高壓輸電線路可聽噪聲的分布情況。

1 可聽噪聲的影響因素

交流輸電線路電暈產(chǎn)生的可聽噪聲包含有2個特征分量：一是指正極性流注放電所產(chǎn)生的寬頻帶噪聲，這是交流噪聲的主要成分：二是由于電壓周期變化，使輸電線路上的帶電離子來回往返的運動產(chǎn)生純音，發(fā)出的頻率是指工頻的倍頻[1-2]。

交流輸電線路可聽噪聲影響因素主要可分為2類，第1類是線路結(jié)構(gòu)、設計和施工等自身方面的影響，第2類是大氣及環(huán)境等外部條件的影響[2]。第1類因素的影響主要表現(xiàn)為導線參數(shù)、排列方式等，這類影響可以通過設計進行控制，并且當線路建成并運行一段時間以后，可聽噪聲基本上可以保持穩(wěn)定。第2類的影響因素主要包括大地導電率、氣壓、相對濕度、紫外線輻射強度、風速、雨和霧等，影響可聽噪聲的變化范圍比較大。

通過對可聽噪聲的研究，從建設和運行成本以及環(huán)境保護等多方面考慮，目前工程中較為可行的降噪措施是增加分裂導線的直徑和分裂數(shù)，改變分裂導線的間距。

2 特高壓交流輸電線路基本參數(shù)

特高壓交流線路額定電壓為1 000 kV，預測電壓為額定電壓的1.05倍，即1 050 kV。特高壓線路的導線結(jié)構(gòu)考慮了線路的輸送容量、機械特性及電暈放電產(chǎn)生的環(huán)境影響，其中最重要的是可聽噪聲[3-4]。參考GB/T 1179—2017《圓線同心絞架空導線》，按照現(xiàn)有導線生產(chǎn)的情況，選擇3種典型截面JL/GIA-500/45、JL/GIA-630/45、JL/GIA-800/55鋼芯鋁絞線導線進行比較，具體見表1。

表1 導線參數(shù)

綜合目前國內(nèi)設計資料，1 000 kV輸電線路多采用8分裂導線，變化范圍6~10分裂。子導線正多邊形排列，分裂間距400 mm。因此本文主要討論JL/GIA-500/45，JL/GIA-630/45，JL/GIA-800/55三種型號的導線，分裂導線為正多邊形排列，分裂間距為0.4 m，分裂根數(shù)分別為6、8、10根。

預測塔型選用同塔雙回SZC27156型桿塔。根據(jù)GB 50665—2011《1 000 kV架空輸電線路設計規(guī)范》，1 000 kV同塔雙回（逆相序）線路經(jīng)過居民區(qū)、非居民區(qū)導線對地最低高度25 m、21 m；在最大計算弧垂情況下，導線與建筑物之間的最小垂直距離應不小于15.5 m。預測導線對地高度按25 m、21 m、15.5 m進行計算。有關預測參數(shù)見表2。

表2 預測計算參數(shù)

3 可聽噪聲計算

可聽噪聲采用美國BPA噪聲計算公式[5]。美國BPA公司根據(jù)各種不同電壓等級、分裂方式的實際試驗線路長期實測數(shù)據(jù)，推導出導線雨天噪聲預測公式，該公式計算結(jié)果與其他實際輸電線路的實測結(jié)果進行比較，證明該計算公式具有較好的代表性和準確性。美國BPA推薦的高壓輸電線路可聽噪聲的預測公式如下：

式中：SLA為A計權聲級，dB（A），適用范圍10~25 kV/cm；Ri為測點至被測i相導線的距離，m；N為相數(shù)；PWLi為i相導線的聲功率級，dB，PWLi按式（2）計算：

式中：E為導線的表面電位梯度，kV/cm；deq為導線等效半徑，mm，按下式計算：

式中：n為導線分裂數(shù)；d為次導線直徑，mm。

按國網(wǎng)電科院對特高壓交流試驗基地試驗線段和特高壓交流試驗示范工程的電磁環(huán)境長期實測值與計算值的對比分析結(jié)果，現(xiàn)行BPA公式計算得出的特高壓交流線路可聽噪聲計算值比實測值偏大，BPA公式計算值可按降低2 dB（A）修正[6]。

4 計算結(jié)果及分析

對于特高壓輸電線路可聽噪聲的環(huán)境影響，GB 3096—2008《聲環(huán)境質(zhì)量標準》給出了不同聲環(huán)境功能區(qū)的相應標準限值，可作為環(huán)境影響評價標準應用。

4.1 不同導線截面影響分析

導線對地距離21 m時，JL/GIA-500/45型、JL/GIA-630/45型、JL/GIA-800/55型8分裂導線地面1.2 m處最大可聽噪聲為47.00、43.83、40.45 dB（A），最大值均出現(xiàn)在邊導線范圍內(nèi)距線路走廊中心13 m。從圖1可知，隨著導線截面的增加，可聽噪聲相應降低，降低幅度約3~7 dB（A）。JL/GIA-630/45型、JL/GIA-800/55型8分裂導線可聽噪聲水平能滿足GB 3096—2008《聲環(huán)境質(zhì)量標準》1類區(qū)（晝間：55 dB（A），夜間：45 dB（A））執(zhí)行標準要求；JL/GIA-500/45型8分裂導線在邊導線外27 m范圍內(nèi)區(qū)域，可聽噪聲水平超標，不能滿足GB 3096—2008《聲環(huán)境質(zhì)量標準》1類區(qū)夜間執(zhí)行標準要求。

圖1 不同導線截面可聽噪聲橫向分布

4.2 不同分裂根數(shù)影響分析

導線對地距離21 m時，JL/GIA-630/45型6分裂、8分裂、10分裂導線地面1.2 m處最大可聽噪聲為51.30、43.83、38.23 dB（A），最大值均出現(xiàn)在邊導線范圍內(nèi)距線路走廊中心13 m。從圖2可知，隨著分裂導線根數(shù)的增加，可聽噪聲明顯降低，降低幅度約5~13 dB（A）。JL/GIA-630/45型8分裂、10分裂導線可聽噪聲水平能滿足GB 3096—2008《聲環(huán)境質(zhì)量標準》1類區(qū)（晝間：55 dB（A），夜間：45 dB（A））執(zhí)行標準要求；JL/GIA-500/45型6分裂導線在線路走廊70 m區(qū)域內(nèi)可聽噪聲水平均超標，不能滿足GB 3096—2008《聲環(huán)境質(zhì)量標準》1類區(qū)夜間執(zhí)行標準要求，但符合晝間執(zhí)行標準。

圖2 不同導線分裂根數(shù)可聽噪聲橫向分布

4.3 不同預測高度影響分析

JL/GIA-630/45型8分裂導線對地高度15.5、21、25 m時，地面1.2 m處最大可聽噪聲為46.13、43.83、42.82 dB（A），最大值分別出現(xiàn)在邊導線范圍內(nèi)距線路走廊中心17 m、13 m、6 m。從圖3可知，隨著導線對地高度的增加，可聽噪聲有所降低，降低幅度較小約1~3 dB（A）。JL/GIA-630/45型8分裂導線對地高度21 m、25 m時可聽噪聲水平能滿足GB 3096-2008《聲環(huán)境質(zhì)量標準》1類區(qū)（晝間：55 dB（A），夜間：45 dB（A））執(zhí)行標準要求；JL/GIA-630/45型8分裂導線對地高度15.5 m在邊導線外12 m范圍內(nèi)區(qū)域，可聽噪聲水平超標，不能滿足GB 3096—2008《聲環(huán)境質(zhì)量標準》1類區(qū)夜間執(zhí)行標準要求。

圖3 不同導線對地高度可聽噪聲橫向分布

5 結(jié)論

（1）特高壓線路可聽噪聲最大值均出現(xiàn)在邊導線內(nèi)區(qū)域，且可聽噪聲隨著距線路走廊中心距離增加呈逐漸下降的趨勢。

（2）特高壓線路可選取合適的導線截面和分裂根數(shù)可滿足可聽噪聲的環(huán)境質(zhì)量要求，選用導線截面630及以上、導線分裂根數(shù)8分裂及以上符合國內(nèi)技術情況，且能滿足GB 3096—2008《聲環(huán)境質(zhì)量標準》1類區(qū)執(zhí)行標準要求。

（3）相對于增加導線截面和提高桿塔架設高度，增加分裂導線根數(shù)，可更有效降低導線周圍可聽噪聲水平，在工程設計時可優(yōu)先考慮。