輸電線路對無線電干擾及其防護措施

1、40-Y99-D010輸電線路對無線電干擾及其防護措施中 南 電 力 設 計 院1999.12總工程師：張光翔主任工程師：曾連生科 長：萬志方校 核：謝 星報告編寫：熊萬洲項目完成人：熊萬洲 謝 星 曾連生目 錄1 概 述2 無線電波的傳播及接收3 送電線路的無線電干擾4 干擾電平的計算5 無線電干擾允許值6 防護間距的計算7 防護措施8 計算實例9 防護間距標準匯總10 相關術(shù)語及基礎11英文縮寫全稱1 概 述高壓送電線路，隨著電壓的不斷提高，使導線表面發(fā)生電暈及其它放電的機會越來越多。在電暈及其它放電的同時，產(chǎn)生的效應之一是無線電干擾（簡稱RI，或稱為無線電噪音RN）。無線電干擾的實質(zhì)，是

2、在電暈過程中出現(xiàn)一些有害的、頻帶相當寬的電磁波，干擾無線電通信，危害環(huán)境。泛指的RI電磁波，大體來自：天電干擾、宇宙干擾、工業(yè)干擾、人為干擾，高壓線路的RI雖然比天電干擾、宇宙干擾、電弧干擾小得多，但也是全部RI的組成之一。送電線路對無線電的干擾影響，在三十年代國際上已開始研究，為了妥善解決RI與弱電、通信之間兼容的關系，國際電工學會IEC專設了無線電干擾特別委員會CISPR，在CISPR中研究各種工業(yè)所產(chǎn)生的RI，制訂有關導則、手冊等。在CISPR中下設C分會，簡寫為CISPR/C，專門負責管理高壓架空線路（交流與直流）及電力拖動設備等的RI問題。每年在其成員國召開一次會議，我國參加了這個C

3、ISPR組織。我國電力部門從五十年代起接觸這方面的工作，六十年代，送電線路的無線電干擾研究工作已有了一些進展，電子工業(yè)部門設計生產(chǎn)了干擾場強測量儀，為進一步開展無線干擾提供了條件；七十年代，電力部門制定了電力方面第一個無線電干擾的控制指標及其測量方法；八十年代，開始逐步制定各種無線電干擾的允許標準；九十年代，從事了一些無線電干擾的試驗和陸續(xù)制定一些干擾的允許標準。送電線路對無線電干擾的影響，涉及到物理學中的重大理論問題，如波、場論等，同時也涉及到機電、電力、通信、導航、雷達、廣播電視等各方面知識，目前還有許多問題仍未解決，或處于感性認識的階段。根據(jù)本院一九九九年基礎工作計劃，項目編號：信990

4、97（規(guī)控），編寫這本資料，主要敘述當前在無線電干擾影響方面所積累的經(jīng)驗和計算公式，歸納高壓送電線路對各類無線電臺站干擾防護的相關國家標準，供設計、施工和運行等部門的技術(shù)人員參考，解決工程中的實際問題。2 無線電波的傳播及接收2.1 無線電波劃分范圍綜合歸納相關技術(shù)資料，無線電波各頻段劃分范圍如下表：波段及頻段名稱頻 率 范 圍波 長 范 圍長 波LW特低頻VLF10-30KHZ30000-10000M低 頻LF30-300 KHZ10000-1000 M中 波MW中 頻MF300-3000 KHZ1000-100 M短 波SW高 頻HF3-30MHZ100-10 M超短波USW特高頻VHF3

5、0-300 MHZ10-1 M超高頻UHF300-3000 MHZ100-10cm微 波MW極高頻SHF3000-30000 MHZ10-1 cm甚高頻EHF30000 MHZ以上1.0 cm以下2.2. 無線電波的傳播2.2.1 中波傳播的特點在白天以地波傳播，在夜間則以地波及天波傳播，這是因為白天電波穿過電離層D層和E層時，有很大的衰減，能量幾乎全部被吸收，反射不到地面上來，所以只能靠地波傳播；在夜間由于D層消失，E層的密度變小，吸收電磁波的能力減小，所以天波能夠反射回地面來，能同時用地波和天波傳播，它的傳播特性通?？砂淳嚯x的遠近分為三個區(qū)域：第一區(qū)域離發(fā)射臺較近，地波場強遠大于天波場強，

6、接收的電波以地波為主且很穩(wěn)定，稱為主要服務區(qū)。第二區(qū)域在稍遠的地區(qū)，接收的電波由同時存在的天波和地波組成。由于電離層的電子密度和高度時刻在變化，天波傳播的行程也隨時在變化。在接收點，若天波和地波同相位則合成的場強增加，反相位時則合成的場強衰減，出現(xiàn)衰落現(xiàn)象，所以這個區(qū)稱為衰落區(qū)。第三區(qū)域在離發(fā)射臺很遠的地區(qū)，這個地區(qū)僅能收到從天波傳來的信號。該區(qū)稱為次要服務區(qū)。對于主要服務區(qū)來說接收的電波以地波為主，因此中波廣播到達收信點的場強可按下式計算： 式中：E接收點的場強(Vm)Pr發(fā)射天線幅射的功率(W)Z10電波傳播的波阻抗等于377()D天線的方向系數(shù)，此處為1.5d接收點與發(fā)射天線之間的距離(

7、m)當接收信號用分貝表示時： 為了驗證理論計算是否符合實際，現(xiàn)將我院在工程中實測值與理論計算值比較如下：電臺名稱發(fā)射頻率(kHz)發(fā)射功率(kW)距 離(km)計算值(dB)實測值(dB)天氣測量儀器的型號電臺A77415019085.7385.7晴天RR-2型干擾場強儀電臺B119015018086.288.5晴天RR-2型干擾場強儀電臺C639100.12137.9123晴天R-484-C型干擾場強儀電臺C639101119.5108晴天R-484-C型干擾場強儀從上表可見計算與實測值是十分接近的。2.2.2 短波傳播的特點短波波段的頻率在3兆赫至30兆赫范圍以內(nèi)，它能以地波和天波的方式傳

8、播，用地波傳播時，由于頻率較高，地面對它的吸收量很大，傳播距離一般不超過幾十千米。用天波傳播時，由于該波段頻率較高，在電離層中損失較小，因此可以利用電離層對天波的一次或多次反射進行遠距離無線電通信和廣播。在多數(shù)情況下，短波無線電用于點對點的通信或?qū)ι刃蔚貛У膹V播，這就要求它有強的方向性，所以短波廣播天線都采用定向天線。在短波電臺周圍形成環(huán)狀的可收聽區(qū)、靜區(qū)以及再次可收聽區(qū)。由于短波主要靠天波傳播，隨機的因素很多，衰落較大，通信常常不夠穩(wěn)定。對短波的接收主要靠用高增益天線，根據(jù)不同的時間應用不同的最佳應用頻率，這些頻率通常都是由主管部門予先測好，印成圖表發(fā)給有關電臺使用。另外還可以用分集接收來克

9、服衰落現(xiàn)象。2.2.3 超短波(包括電視波)的傳播超短波的傳播屬于空間波的傳播并有如下特點： 類似光波是直進式的視距傳播 電波在傳播途中碰著障礙物有繞射作用，由于繞射而引起的損失稱為繞射損失。 折射作用，因為大氣層離地面越高，密度越小，電波進行的速度愈大，使電波在前進的路徑上稍向下彎曲，結(jié)果實際有效傳播距離往往大于視距。 在開闊的地面或水面有反射現(xiàn)象，因而有直射波與反射波的干涉。2.2.4 調(diào)頻廣播調(diào)頻廣播因所占的頻帶較寬，所以只能在超短波頻段上傳播，調(diào)頻廣播的載頻信號的頻率隨調(diào)制信號而改變，振幅保持不變，在接收端由接收機的限幅器將由干擾所引起的振幅變化削平。因此抗干擾能力較強。另外在超高頻段

10、的噪聲電平主要決定于機器內(nèi)部的噪聲電平，因此在一般的情況下可不考慮對調(diào)頻的干擾影響。2.3 無線電接收的復蓋場強2.3.1 國際電信聯(lián)盟ITU推薦的最小可用場強類 別北 溫 帶熱 帶南 溫 帶 中波(0.5251.705MHz)地波服務63dB73dB66dB 鄉(xiāng)村地區(qū)71dB81dB74dB 城市地區(qū)77dB87dB80dB 小功率頻道88dB88dB88dB 長波(0.14850.2835MHz)77dB87dB80dB2.3.2 對于VH波段，國際無線電咨詢委員會(CCIR)推薦的最小信號電平 電視波段47MHz88MHz 48dB(mV/m) 調(diào)頻波段87MHz108MHz 48dB(

11、mV/m)單聲道 54dB(mV/m)立體聲 電視波段174MHz230MHz 55dB(mV/m)2.3.3 我國廣播節(jié)目收聽必須場強 地區(qū)分類 工作頻段(波長)大 城 市小 城 市農(nóng) 村0.15MHz(2000m)0.3MHz1000m)80dB66dB55dB0.546MHz(550m)1.5MHz(200m)74dB60dB48dB30MHz(10m)50MHz(6m)54dB46dB34dB此外，對VHF以上頻段我國還規(guī)定了服務標準。2.3.4 我國電視廣播邊界服務場強標準 地區(qū)分類 工作制式大 城 市農(nóng) 村一般情況調(diào)頻廣播收聽60dB46dB55dB調(diào)頻廣播收轉(zhuǎn)40dB黑白電視收看

12、70dB米波段54dB分米波段64dB黑白電視收轉(zhuǎn)46dB彩色電視在黑白電視基礎上提高3dB2.4 信噪比與接收質(zhì)量以信噪比來限制送電線路的無線電干擾，國際上還沒正式提出建議。國際電信聯(lián)盟ITU提出的限制其他干擾的信噪比為30dB，北美地區(qū)廣播公司NABRA為26dB。實際上送電線路帶來的干擾較同頻可懂噪聲的討厭程度要低一些，下面列出一些地方組織和國家規(guī)定的信噪比，及收聽質(zhì)量的等級。允 許 的 信 噪 比 (dB)國家及地區(qū)組織調(diào) 幅 廣 播電 視CCIR3040NARBA2640英 國3035CISPR出版的(1984年2月)“電力線和高壓設備的無線干擾”附錄H中列出一些國家和組織規(guī)定的信噪

13、比及質(zhì)量等級標準，其中信號電平用平均值，干擾電平用準峰值，現(xiàn)摘錄部分列出。加拿大民間標準接 收 級 別信 噪 比(dB)接 收 質(zhì) 量A139 對古典音樂完全滿意A231 對一般收聽滿意B26 背景噪音不引人注目C21 背景噪音明顯D15 背景噪音很明顯E9 難于聽清美國電氣電子學會IEEE無線電噪音設計導則接 收 級 別信 噪 比(dB)接 收 質(zhì) 量A531 完全滿意B426 很好，背景噪音不引人注目C321 相當滿意，背景噪音較明顯D215 背景噪音很明顯，但談話易聽清E14 只有在注意力集中時談話才能聽清美國幫維爾電力局Gehrig工程的標準接 收 級 別信 噪 比(dB)接 收 質(zhì)

14、量 背景噪音測不到31 背景噪音可測到26 背景噪音明顯21 背景噪音很明顯16 難于聽清10 難于理解國際大電網(wǎng)會議CIGRE接 收 級 別信 噪 比(dB)接 收 質(zhì) 量530 干擾聲聽不見424 干擾覺得出來318 干擾聽得見，但談話清晰212 不能收聽音樂，談話能理解16 只有注意力很集中才能聽清談話00 談話聽不清，噪音完全淹沒談話3 送電線路的無線電干擾產(chǎn)生電磁干擾的原因，是帶電粒子的運動或電荷的中和過程。RI的傳播，一般有兩種途徑。一種是對稱途徑。RI電流從干擾源流經(jīng)一根導線，通過負荷及導線間的分布電容，再流經(jīng)另一根導線返回干擾源；在導線之間的RI電壓，稱為對稱干擾電壓，即RIV

15、；另一種是不對稱干擾途徑。RI電流同時沿幾根導線傳出。經(jīng)地面，作用在每一根導線與地之間的RI電壓，稱為不對稱干擾電壓，在多數(shù)情況下，接收天線從導線上耦合到的干擾，都是由于干擾電壓不對稱分界作用的結(jié)果，（不對稱分界在干擾導線和大地之間形成的電場，作用在收信天線上)。因此，為了消除RI的作用，必須首先抑制不對稱的RI。送電線路的RI，屬于不對稱分界在導線和大地間形成的干擾電磁場，主要來自：導線電暈放電；因絕緣子表面污穢而產(chǎn)生的泄漏電流；有缺陷絕緣子的間隙擊穿火花；連接金具、線夾的電暈及火花放電；間隔棒、導線接續(xù)管、補修管、防振措施、甚至均壓、屏蔽環(huán)的電暈及火花；絕緣避雷線間隙及其小絕緣子的感應電壓

16、放電；變電所的各種干擾源通過母線傳入線路上。因此，所謂送電線路的無線電干擾(RI)，雖然主要取決于導線的電暈放電，但是實際上是上述各種干擾的總合。送電線路RI在空間的傳播，基本上可分為三個區(qū)域。(1) 近區(qū)。P點距線路的垂直距離為DP，當DP£（l波長，m）稱為近區(qū)。在這一區(qū)域內(nèi)，RI主要是靜電感應分量。(2) 遠區(qū)。當DP³時，稱為遠區(qū)。遠區(qū)主要是輻射區(qū)，電場E和磁場H值與間距DP成反比；當RI電流不變，E、H與波長l成反比，即波長越短，電磁強度越大；垂直于導線方向的輻射最強，平行于導線方向的輻射值接近于0。(3) 中間區(qū)。近區(qū)與遠區(qū)之間，稱為中間區(qū)。在這個區(qū)域內(nèi)，不論R

17、I的感應分量或電磁分量，均不能忽略。理論證明：當DP»處，兩分量的絕對值相等。送電線路的RI，是由均勻干擾（周期性干擾)、不均勻干擾（無規(guī)律性的干擾)、脈沖干擾所構(gòu)成。其干擾頻譜相當寬(0.1MHz1000GHz)，理論上對任何頻率的無線電接收設備均產(chǎn)生干擾。然而，實際上，主要是對調(diào)幅廣播、通信(550kHz12MHz)和電視產(chǎn)生干擾。5MHz以上頻率的RI，實際上幅值已經(jīng)很小了。送電線路對無線電通信的干擾程度，取決于送電線路與收信設備之間的距離，接收天線的方位、接收設備的性能、制式、送電線路的各種參數(shù)，以及天氣條件等有關。送電線路的RI，在不利條件下會使得收到的信號、聲音、圖像完全

18、不清楚，在有利條件下又使收到的信號以及聲像的收聽、收看毫無影響。送電線路的RI，在工程設計中又分交流與直流RI，其機理大同小異。直線RI主要是發(fā)生在正極性上。3.1 送電線路RI的特性研究送電線路RI特性的目的，在于弄清各種線路結(jié)構(gòu)、導線型式、對地距離、地形、地物、氣候變化等等情況下RI的變化規(guī)律，以便預估或弄清各種狀態(tài)下RI對環(huán)境的危害程度，合理的設計送電線路。 RI的晴天特性晴天的RI值，是送電線路的標準值，也是其它情況下RI計算的基礎。所謂晴天特性，是指晴天與陰天RI總實測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計值。導線表面電位梯度（有效值）的變化，僅影響RI的絕對值（每kV/cm約變化4dB），一般不影響其特性。晴

19、天RI特性，主要取決于空氣相對濕度，而相對濕度在各季節(jié)的晴天中是不相同的。因而使RI變化；導線表面狀態(tài)，取決于導線制造工藝、老化程度，同時也隨季節(jié)變化，如夏季因下雨沖洗而使導線表面的灰塵較少，導線起暈機遇較少；冬天導線表面的積灰較多，因而易于造成電暈放電；風的影響（風吹導線搖擺、風吹絕緣子串、金具搖擺晃動），使產(chǎn)生火花的機會增多；空氣密度、海拔高程均對晴天RI有影響。晴天的夜間，RI隨露、霜而變化，隨系統(tǒng)電壓波動而變化。從試驗中得知，夜間變化均比日間的變化小?？偠灾琑I的晴天特性，是晴天晝夜、陰天晝夜等因素共同組成，其RI值的分散性，通常在±3dB以下。送電線路晴天RI的取值，采

20、用晴、陰天全部測值的80%90%重復概率為基準值。 RI的雨天特性送電線路RI的雨天特性，受導線表面電位梯度、降雨量及地區(qū)范圍的雷電活動等影響。我國幅員遼闊，各地氣候條件懸殊，因而顯示出復雜關系。從各地的RI測量結(jié)果看，降雨對RI的影響如下。(1) 雨強度與RI的關系：隨下雨強度的增加，RI也增加；小雨時，RI似乎按直線增加，且較分散；降雨量超過5mm/h時，RI呈飽和狀曲線增加；雨量超過7mm/h以后，RI雖有增加趨勢，但增量極微。小雨時RI分散的原因，主要是由于風的強弱不同；空氣中的塵埃量不同；導線表面老化層的程度不同。東北地區(qū)雨天RI的增加量實測最大為10.5dB，90%為7±

21、2.1dB；西南電力設計院測試的西南地區(qū)雨天RI的增加量實測為10dB，80%時間，80%可靠度為7dB。(2) 導線表面電位梯度與雨天RI的關系，降雨量在16mm/h范圍內(nèi)，RI與導線表面電位梯度的關系，大體按線性增加，即導線表面電位梯度有效值每增加1kV/cm，RI大體增加3.2dB；降雨量在612mm/h范圍內(nèi)，導線表面電位梯度有效值每增加1kV/cm，RI大體增加3.0dB；降雨量在1224 mm/h范圍內(nèi)，導線表面電位梯度有效值每增加1kV/cm，RI大體增加2.8dB。導線表面電位梯度越高，雨天RI相對增加量越少。 RI的老化特性線路RI的老化特性，主要取決于導線表面氧化、碳化的程

22、度；其次取決于絕緣子、金具、防振元件及間隔棒等的老化。由于新導線表面有毛刺，以及架線過程中導線與金具的損傷，因而在運行初期，導線易于起暈，RI值普遍偏高。根據(jù)實測，運行半年以后的220kV及500kV線路可降低15dB。半年以后老化較慢；運行一年以后，老化過程基本完成。設計時RI的預估值，是指運行半年后的老化值。線路剛剛投運時，在實測RI值上應減去15dB才是線路的容許RI值。 RI的霧、霜、雪天特性霧、霜與雪雖然不同，但在導線上產(chǎn)生的RI大體相同。霧、霜、雪降量的增加，RI也隨之增加，增加范圍均在07dB。RI值比雨天更加分散，在大霧下接近小雨時的RI電平。3.2 RI的測量方法與要求送電線

23、路及變電所RI的測量方法，詳見高壓架空輸電線變電站無線電干擾測量方法GB7349-87。 GB7349-87國標的適用范圍為，電壓等級在500kV及以下的交流送電線路與變電所，測量頻率為0.1530MHz，測量儀器必需符合GB6113-85電磁干擾測量儀的規(guī)范，使用準峰檢波器，干擾場強有效值的單位為mV/m，用dB表示1mV/m為0dB。使用鞭天線或具有電屏蔽的環(huán)天線。使用記錄儀器，必須保證不影響干擾儀的性能及測量精度。 測量要求。每次測量前，按儀器使用要求，對儀器進行校準；測量人員與天線的相對位置，應不影響測量讀數(shù)，其它人員和設備，應遠離試驗場地；環(huán)天線底座高度不超過地面2m，測量時應繞其軸

24、旋轉(zhuǎn)到獲得最大讀數(shù)的位置，并記錄其方位；鞭天線的架設應按制造廠家規(guī)定；參考測量頻率為0.5MHz，建議在0.5MHz±10%范圍內(nèi)測量，但也可用1MHz。由于線路可能出現(xiàn)駐波，變電所測單一頻率沒有代表性，所以應在干擾頻帶內(nèi)對多個頻率進行測量，并畫出相應曲線；測量可在下列頻率或其附近進行；0.15、0.25、0.5、1.0、1.5、3.0、6.0、10、15、30MHz等。 測量位置。測量地點選在地勢較平坦，遠離高大建筑物和樹木，沒有其它電線、通信線或廣播線的地方，電磁環(huán)境（背景）電平至少比來自被測對象的RI低6dB。送電線路：測點應在檔距中央附近，且距線路終端10km以上，若受條件限

25、制，應不少于2km，測點應遠離線路換位、交叉、轉(zhuǎn)角等點，但在對干擾實例進行調(diào)查時，不受此限。測點距離，應設在距邊相導線投影的20m處。變電所：測點應選在最高電壓等級的配電裝置外側(cè)，避開進出線，不少于三點。測量距離有二，之一是距最近帶電構(gòu)投影20m處，之二是圍墻外20m處。3.2.4 測值。在特定條件下，測量有穩(wěn)定讀數(shù)；若測量值是波動的，使用記錄器記錄或每半分鐘讀一個數(shù)，取其10分鐘平均值。對使用不同天線的，應分別記錄與處理。送電線路：每次測量數(shù)據(jù)，應由沿線近似等分布的三個地點測量值組成；變電所：每次測量由各測點測得數(shù)據(jù)做頻譜曲線。3.2.5 測量次數(shù)。測量次數(shù)n不得少于15次，最好20次以上。

26、3.2.6 統(tǒng)計評價。線路及變電所RI均按正態(tài)分布，先算出各次測得結(jié)果RI的平均值及標準差Sn，進而算出干擾電平N(N=+kSn。其中k取決于測量次數(shù)n的常數(shù)，可以用滿足80%/80%規(guī)則來確定，具體數(shù)值為n=15，k=1.17；n=20，k=1.12；n=25，k=1.09；n=30，k=1.07；n=35，k=1.06)。4 干擾電平的計算送電線路的RI，隨機因素很多，雖然可推導分析出RI的理論預估方法，但是實際情況往往相差較遠。因而RI的預估，主要是下述三種方法。其一為半理論分析法，目前各國使用得較少；其二為比較法，即從已知的線路RI，通過線路參數(shù)比較，預估出新線路的RI；其三為特高壓設

27、計法，在試驗籠內(nèi)的導線，從大雨狀態(tài)下求得激發(fā)函數(shù)，用以預估新線路的RI。各國廣泛采用的是比較法。這種方法不但簡單易行，而且對于隨機因素很多的送電線路，是方便準確的。在比較法中，參與比較的因素有：導線表面最大電位梯度，單根導線的直徑，干擾頻率，導線對地面的平均高，海拔高，運行老化時間，天氣、空氣密度，空氣溫度，相對濕度，分裂導線的根數(shù)及其布置，大地導電率，運行電壓，線路器材的制造水平，線路施工水平等等，當然每個公式不一定包括上述全部因素。4.1 交流線路RI電平4.1.1 我國的運行線路上，對各種天氣狀況下測得大量RI值，將數(shù)據(jù)進行整理、分析、統(tǒng)計后，通過比較得到RI預估經(jīng)驗公式，現(xiàn)介紹如下。所

28、謂RI預估值，是指在標準條件下，即晴天、1MHz、按CISPR儀表參數(shù)、對距邊線橫向水平距離為20m處的RI預估值。以下如不加特殊說明，均指這種情況下的RI。我國的預估公式為：N20=41+4(E-15.3)±2.85 +40lg式中N20距邊導線橫向水平距離20m處、距地面高0.5m、干擾頻率為1MHz、晴天、按CISPR規(guī)定的儀器參數(shù)、鞭天線（以下均稱標準條件），送電線路的RI預估值，dB；41運行線路長期實測RI值的95%概率值，其標偏為2.85dB，(在80% 的時間80%的重復概率為39)，以下稱這一項的RI值為基準值，dB；4導線表面電位梯度有效值每增加1kV/cm時，使

29、RI所增加的dB 數(shù)陡度；E預估電力線的邊導線表面最大電位梯度有效值，kV/cm；15.3測量RI數(shù)據(jù)的運行線路（簡稱基準線路）之導線表面最大電 位梯度有效值，kV/cm；d預估線路單根導線的直徑，cm；2.72基準線路的導線直徑，cm；k與相導線相關的系數(shù)，取510；n相導線的分裂根數(shù)。公式被用于110500kV線路上，其預估RI值與實測RI值相當吻合，其值的分散性，均在標偏范圍內(nèi)。CISPR要求采用80%的重復概率，80%時間內(nèi)的RI基準值，但是考慮到我國的南方、北方、沿海、內(nèi)地等實際情況，故公式采用了95%的概率基準值。 非標準條件下交流線路的附加RI電平(1) 距線路邊線橫向水平距離D

30、處的RI電平 ND=N20+ND 上三式中ND距線路邊線橫向水平距離D處晴天，1MHz的RI電平，dB； N20標準條件下的預估值，dB； NDRI的附加衰減值，dB； h邊導線對地平均高（導線最低點距地面高），m； f導線的弧垂，m； k1距離衰減系數(shù)，20<D<100m，k1取2，見下表； D距邊線的水平距離，20<D<100，m。 ND>100橫向距離D大于或等于100m時，RI的附加衰減值，dB； k1小于100m的距離衰減系數(shù)，見下表； k2大于或等于100m的距離衰減系數(shù)，見下表； D>100距邊線橫向大于或等于100m的水平距離，m。送電線路R

31、I橫向衰減系數(shù)資料頻率范圍 (MHz)衰 減 系 數(shù)kK=20k國內(nèi)測試中短波D<100240D>100120CISPR0.150.41.8360.41.71.6533301001.221100300120(2) 頻率修正若被干擾的對象為調(diào)幅廣播、專用無線通信、導航臺等，實際上所使用的頻率并非標準頻率1MHz。將RI值從1MHz換算到被干擾對象的接收頻率f所引起的RI修正值Nf 式中f所需換算的頻率，MHz。上式的應用范圍是0.1530MHz，當頻率在30MHz或以上時，可按下式進行計算。 式中f所需換算的頻率，MHz；C天線形狀變化常數(shù)，從試驗中得，(80%概率約為20dB)，d

32、B。4.2 直流線路RI電平高壓直流輸電線路由于存在著空間電荷與離子流，所以無線電干擾與線路的極性有關，正極導線產(chǎn)生的無線電干擾比負極大，雙極線路的無線電干擾比單極線路的無線電干擾高。直流線路的干擾頻率特性和橫向衰減特性均同交流輸電線路的情況相似。直流輸電線路的無線電干擾與天氣有關，雨天的干擾比晴天要低。無線電干擾的計算，目前大部分采用經(jīng)驗公式，根據(jù)我國第一條葛上直流輸電線路設計、試驗和運行后的經(jīng)驗及國內(nèi)外有關研究所的研究情況表明，直流輸電線路的無線電干擾低于交流線路的水平，因此高壓直流輸電線路與各類無線電臺（站）的防護距離，可參照目前已頒布的同電壓等級的交流輸電線路與各類無線電臺（站）的干擾

33、防護標準。對于雙極線路，在距架空電力線一邊側(cè)導線地面投影20米距離處，頻率為0.5MHz的基準無線電干擾電平(dB)幾種計算公式介紹如下： CISPR建議的計算公式 N20=38+1.6(gmax-24)+46lgR+5lgn+33lg式中：gmax導線表面最大電位梯度(kV/cm)； R導線或分裂子導線半徑(cm)； n次導線的根數(shù)； H導線對地面的平均高度(m)。(1) 導線的平均表面電位梯度為： g=Q/(pe0dn)kV/cm式中：Q每極導線的等效總電荷； d次導線的直徑cm。(2) 導線表面最大電位梯度為： gmax=g1+(n-1)(d/D) (kV/cm)式中：D通過次導線中心的

34、圓周直徑cm。 泰西蒙咨詢公司（加拿大）推薦1MHz標準條件下的計算公式gmax導線表面最大電位梯度(kV/cm)，一般為24.8225.05；g0臨界場強, g0=14 kV/cm;R0子導線半徑(cm)；x水平距離(m)；y垂直距離(m)；4.2.3 其它頻率上的無線電干擾場強，可以按下式進行修正。 Nf=51-2(1+lgf)2式中：f頻率(MHz)。 直流線路無線電干擾防護間距架空電力線路電暈干擾橫向傳播衰減特性計算公式，根據(jù)參數(shù)不同，可分為兩種計算方法。(1) 根據(jù)無線電臺（站）正常工作時的最低可用信號場強和信雜比，直接計算防護間距。計算公式如下： DP=10K K=(E'0

35、-SP+RP)/20+0.85式中：DP防護間距(m)； SP無線電臺（站）最低可用信號場強(dB)； RP無線電臺（站）正常工作時所需信雜比(dB)； E'0距架空電力線一邊側(cè)導線20米處無線電干擾場強(dB)。 E'0=E0+Ef+16.51lg式中：h架空直流電力線路導線平均對地高度(m)。(2) 根據(jù)電力線架設前的環(huán)境背景場強測量統(tǒng)計值為基本參量，通過計算控制背景場強的變化，計算防護間距，計算公式如下： DP=10K K=E0+EW+Ef-N0-10lg(100.1N-1)/20+0.85式中：EW雨天無線電干擾增量（一般取15dB）； N0無線電臺（站）當?shù)乇尘霸肼暤?/p>

36、90%電平（其取值用實測或計算方法確定，頻率為1.5MHz時，可取12dB)；N背景場強增量，該增量可按無線電臺（站）級別選取如下：一級臺(站) 0.5dB二級臺(站) 1.0dB三級臺(站) 1.5dB4.3 RI的其它修正值 天氣修正我國的大量測試統(tǒng)計表明，雨天RI較晴天增加10dB，測試還表明了雨天RI的增加量，雖然隨頻率的變化有所不同，即隨頻率的增加使雨天RI增加量有減少的趨勢，但考慮到安全，不論頻率高低，不論沿?；騼?nèi)地均在標準RI值上增加10dB作為電力線的雨天RI值。 運行電壓波動而引起RI的修正值NU可用實際運行電壓計算導線表面電位梯度，再用公式計算N20；也可近似采用下式算出運

37、行下的RI修正值。 式中E額定電壓下的導線表面最大電位梯度有效值，kV/cm；U測量時的實際運行電壓，kV；U'額定電壓，kV。 海拔高程對RI影響的修正值NH 式中NH海拔高程正值，dB；h2須換算之海拔高程，m；h1基準線路的海拔高程，m；由于分散性，一般可取h1=1000m；1000m以下可不換算。 通頻帶寬換算無線電接收設備（機）的通頻道寬，通常與無線電干擾場強測試儀的通頻帶寬不同；或者不同型（或規(guī)格）的RI場強測試儀通頻帶寬互不相同，此時，需要把不同的通頻帶寬換算到同一的帶寬電平上，以便進行比較與計算。通頻帶寬的換算式為 式中NB通頻帶寬的修正值，dB；f1無線電干擾場強測試

38、儀的通頻帶寬，kHz；f2無線電接收設備（機）的通頻帶寬，kHz。4.4 總的RI預估綜合上述諸修正值，加在標準預估值N20中，可得非標準條件RI的計算公式： N=N20+ND+Nf+Nw+NU+NH+N'B式中N非標準條件下的送電線路RI電平，dB；N20標準條件下的RI，dB；ND距離衰減修正值，dB；Nf頻率修正值，dB；Nw天氣修正值，雨天加10dB，霧、霜、雪加010dB；NU運行電壓修正值，dB；NH海拔修正值，dB；NB通頻帶寬修正值，dB。上述各種量值，均為同一種天線，或鞭天線、或框天線，不能兩者混用。4.5 同塔多回送電線路RI的預估同塔雙回或多回線路的RI，如其同系

39、統(tǒng)的導線皆呈對稱布置，其導線表面最大電位梯度有效值E相同，運行電壓相同，可先求了其中1回的N20然后合成；如果系統(tǒng)電壓互不相同，可分別求出N1、N2、N3¼，然后合成多回綜合RI值Nå。根據(jù)東北電力設計院在沈陽市4回220kV/66kV線路、撫順地區(qū)雙回220kV線路的測試結(jié)果，表明RI電平接近正態(tài)分布，因而有 式中Nå多回路的綜合RI，dB；E1、E2、¼、En分別為同塔1回、2回，¼n回線的導線表面最大電位梯度有效值，kV/cm。當雙回路運行電壓相同，且導線的E1、E2相同，則上式可寫成 即雙回RI等于其中某1回的RIN1加3.01dB，然

40、而這種關系僅在測點距兩個相同干擾源的距離較遠(100m以上)才是正確的。如測試儀距某回線路邊線在50m左右，計算值比實測值明顯偏高，計算誤差超出允許范圍。在這種情況下，可按距離修正后，分別計算N1，N2，¼再合成。 式中N1、N2分別為同塔第1回和第2回的RI，dB；E1、E2分別為同塔第1回和第2回的導線表面電位梯度有效值，kV/cm。由公式推導得：將式中的E1、E2代入上式得 設N1-N2=N1N2=N1-N代入式中有 式中N2雙回路的綜合RI，dB；N1同塔多回路中某一回的RI電平，dB；N雙回路RI值N1與N2的差值，dB。試驗證明，100m以內(nèi)的雙回送電線路的RI，用上式計

41、算非常準確。5 無線電干擾允許值送電線路RI的標準，既關系到各級電壓送電線路的造價，又關系到人類生活環(huán)境的保護。環(huán)境保護的方法之一，是控制電力線的RI在標準條件下不超過允許值。通常規(guī)定線路兩側(cè)一定范圍內(nèi)的RI電平，作為設計與驗收的依據(jù)。5.1 我國運行線路RI的情況根據(jù)資料統(tǒng)計，我國110330kV線路的RI，標準條件（晴天，1MHz距邊線20m處）下絕大多數(shù)在4550dB范圍內(nèi)。國外220kV700kV線路的統(tǒng)計，其RI為3658dB（其中包括升壓線路，導線表面最大電位梯度有效值E=17.9kV/cm）。各國RI的標準在3266dB范圍內(nèi)，在標準條件下，其平均值及偏差為48±8.9

42、dB。5.2 RI標準在相當一段時間里，我國的RI標準并不完整，只是規(guī)定了500kV送電線RI(1MHz)為50dB。運行經(jīng)驗表明，50dB的標準，符合我國現(xiàn)有送電線路的運行經(jīng)驗，能滿足環(huán)境保護的要求。為了完善標準，我國相關部門作了大量的測試和研究工作，制定了新的送電線路RI(0.5MHz)允許值，如下表：無線電干擾允許值(0.5MHz)電壓等級110kV220V330kV500kV干擾限值48dB51dB55dB6 防護間距的計算送電線路產(chǎn)生的RI，其防護方法通常是，規(guī)定高壓線的RI標準；從高壓線自身，通過設計、施工、運行的努力進一步降低RI值，從被干擾對象上改善提高收信效益，增加抗干擾性能

43、。6.1 信雜比(SNR)在不同的頻率下，收信天線處的信號場強與干擾（背景與線路RI的綜合干擾）場強的比值，定義為信雜比(SNR)。其計算式為SNR= =20lgES-20lgEN =S-N式中SNR信雜比，dB；ES無線電信號場強有效值，mV/m；EN背景與電力線的合成干擾場強有效值，mV/m；S無線電信號電平，S=20lgES，dB；N背景與電力線的合成干擾電平，N=20lgEN，dB。不同的干擾對象，要求不同的SNR。對于收音機或收音臺站，我國國內(nèi)的大量試驗，SNR在2024dB均能保持良好的收聽。對農(nóng)村居民的收音機，SNR保持在20dB，收聽相當滿意。對于重要的收音臺、站，SNR保持在

44、24dB則相當清楚。對于彩色電視。SNR保持2030dB相當滿意，TV差轉(zhuǎn)臺、收轉(zhuǎn)臺的SNR取35dB(6MHz帶寬)，相當清楚，看不出干擾。對于調(diào)幅廣播的收聽，國際上國際大電網(wǎng)CIGRE推薦SNR=24dB為良好標準，國際無線電咨詢委員會CCIR推薦SNR=30dB，北美地區(qū)廣播公司NARBA推薦SNR=26dB電視差轉(zhuǎn)、收轉(zhuǎn)臺，美國設計手冊推薦SNR=30dB(6MHz帶寬)。RI的橫向衰減特性，在100m以上或100m以下有明顯不同，因而應分別計算其衰減值ND。6.2 計算公式根據(jù)無線電接收設備正常工作所需的信噪比及最低保證的信號電平，按其允許噪音來計算其防護間離，是較為科學合理的方式，

45、這也是“CISPR”所推薦的方法。本資料只以幾種國標為例子，推導其公式，并配以計算例子。GB7495-87，架空電力線路電暈干擾調(diào)幅收音臺的防護間距是“CISPR”推薦的計算公式： 式中：DP調(diào)幅廣播收音臺與高壓送電線路的防護間距(m)。E20距架空邊導線20m處無線電干擾場強(dB)SP調(diào)幅廣播收音臺接收最低可用信號場強(dB)RP調(diào)幅廣播收音臺正常工作所需的信噪比(dB)上式僅適用于100m以內(nèi)的防護間距的計算，當距離大于100m時，按下述推導進行計算。 將代入 兩邊同除以20 B3有時收信臺給不出最低保證信號場強及信噪比，因而用B3式便發(fā)生了困難，這時可根據(jù)背景場強的允許增加量(DN)，

46、計算其防護間距。送電線路的干擾電平與背景場強在某一點P的綜合干擾場強為： 式中：N0送電線路未運行前的背景場強(dB)DN因送電線路干擾致使背景場強的增量(dB)同樣推導 聯(lián)立與式求得 B4按照我國大量實測結(jié)果用下式計算更符合無線電干擾電平的橫向衰減規(guī)律： 將與聯(lián)立求得 B5考慮到實測干擾電平是在線路檔距中央邊導線正下方取得的，故上式可演變?yōu)?將與聯(lián)立求得： 式中：h送電線路導線對地平均高度(m)E0送電線路邊導線下無線電干擾電平(dB)DN允許的背景場強增量(dB)一級臺 DN=0.4dB二級臺 DN=1dB三級臺 DN=1.5dB從上述可知B5與式原則上是一樣的，只不過是將E20變換為罷了

47、，因此當已知E20時，也可求出E0后用公式進行計算，其結(jié)果是一樣的。7 防護措施當交、直流送電線路與各無線電收、發(fā)臺站的防護間距，不滿足規(guī)定的距離要求時，首先根據(jù)相關標準按信雜比（SNR），進行防護間距計算，如仍不滿足要求，則要分別在送電線路和各無線電收、發(fā)臺站采取降低無線電干擾的措施，或通過協(xié)商解決。在實際工程問題的處理過程中，改善電力設備、無線電設備的性能，提高無線電收、發(fā)臺站信雜比（SNR），滿足防護間距要求，是行之有效的辦法；但在電力設備、無線電設備上，進行結(jié)構(gòu)改造的事例并不多見，特別是處理無線電收、發(fā)臺站，由于管理權(quán)限、可靠性、協(xié)議等問題，難度非常大。所以本節(jié)定性的介紹一些處理電力設

48、備、無線電設備的方法，并舉一改善無線電設備性能的工程實例。7.1 電力線路方面（1）加大有影響地段導線的線徑及布置方式，按照無線電干擾水平控制和降低導線表面電場強度。（2）加強電力線路的絕緣水平，選擇優(yōu)良的絕緣子、間隔棒、導線線夾、連接金具等，減少火花放電、閃絡。（3）使用標準的施工機具、良好的程序進行精心施工，降低各器件的機械損傷；加強電力線路的維護，保證導線絞結(jié)部位、金具之間良好的接觸。（4）架空電力線路盡量從無線電接收臺、站的非接收方向通過。（5）改變架空電力線路路徑。7.2 無線電臺、站方面（1）提高無線電臺、站的發(fā)射場強，加大發(fā)射功率。（2）改善或增加無線電臺、站接收天線，采用方向性

49、強、增益高、鑒別能力好的無線形式，如采用分集接收方式。（3）通過技術(shù)手段，提高接收信雜比（SNR）。（4）改變無線電臺、站的使用頻率，如使用較高的頻率、頻段的設備，減少架空電力線路的無線電干擾。（5）采用抗干擾能力的傳輸方式和通信手段，如改為調(diào)頻、微波等傳輸方式。（6）無線電臺、站或收發(fā)天線的位置搬移。7.3工程實例 問題的提出我院于1992年承擔了深圳媽灣西鄉(xiāng)變的雙回220KV輸電線路設計，第一條要求年底建成送電。由于地形所限，新建的深圳媽灣西鄉(xiāng)變的220KV輸電線路最合理的路由是在深圳南頭距直升機場導航臺265 m處通過。這樣一來可節(jié)約投資、縮短建設工期，也可給今后的維護運行帶來方便。按國

50、家標準GB6364-86航空無線電導航臺電磁環(huán)境要求規(guī)定，中波導航臺對高壓輸電線干擾防護率為15 dB；為防止無源二次輻射干擾，半徑500m以內(nèi)不得有110KV及以上架空高壓輸電線路。一般情況下，機場主管部門不同意這個方案是正確的。但貫徹國家標準“航空無線電導航臺電磁環(huán)境要求”指導材料中，在談及標準實施中可能產(chǎn)生的問題和處理辦法時提到，不滿足標準要求的某項工程必須建立時，需要通過雙方有關部門進一步研究和協(xié)商，針對存在的干擾問題，采取相應措施，以達到符合標準要求、相互兼容的目的。從深圳媽灣西鄉(xiāng)變雙回220KV輸電線路工程考慮，這個路由十分合理?？煞褡鳛橐粋€特例，經(jīng)過論證采取相應的措施，在保證航空

51、安全的前提下，解決這一問題。7.3.2 有源干擾的計算分析從理論研究證明，飛機正對高壓輸電線路上空飛越，是無線電羅盤接收受干擾最嚴重一點，只要該點的信雜比（SNR）與防護率為15 dB的要求對比，則可評價高壓輸電線路對中波導航臺的干擾程度。（1）導航臺信號場強的計算當頻率較低，距離較近，大地電導較高的條件下，可以不考慮衰減系數(shù)的影響，這時信號場強的簡化式為：Es=77.8+P-20lgds式中：Es導航臺信號場強，dB；P有效輻射功率，dB；ds導航臺與飛機的距離，m。采用RR-2型干擾場強儀，選取導航臺工作頻率399KHZ，對導航臺有效輻射功率進行了測試。測試平均值為26 dB，從測量誤差及

52、航空安全考慮，有效輻射功率P取20 dB。Es=77.8+20-20lg0.265=109.3 dB（2）媽灣西鄉(xiāng)變220KV輸電線路無線電干擾場強的計算通過計算0.5MHZ的無線電干擾場強N20=73.09 dB，轉(zhuǎn)換為0.399MHZ的電平：Nf=51-2(lg10f)2=1.39 dB通過測量輸電線路距上空飛越的飛機最小間距為23.5m，則：Nh=36lg(dn/d0)=36lg(23.5/20)=2.52 dB故媽灣西鄉(xiāng)變220KV輸電線路無線電干擾場強為：Nh=73.09+1.39-2.52=71.96 dB（3）信雜比（SNR）的計算S/N= Es- Nh=109.3-71.96=

53、37.34 dB從有源干擾計算的結(jié)果來看，滿足防護率為15 dB的要求，符合國家標準。7.3.3 無源二次輻射干擾的分析按國家標準規(guī)定，為防止高壓輸電線路無源二次輻射，半徑500m以內(nèi)不得有110KV及以上架空高壓輸電線路，深圳媽灣西鄉(xiāng)變220KV輸電線路距直升機場導航臺僅265 m，能否與導航臺兼容，分析如下：中波導航臺，特別是近距導航臺的效率很低，一般有效輻射功率為1W左右，GB636486的規(guī)定是基于有效輻射功率為1W制定的。如果該導航臺的有效輻射功率經(jīng)測試達到1W，距離500m的防護間距是足夠的，并留有余地。美國AD報告（ADA112311）研究的結(jié)論認為“甚至飛機航行距地面500英尺（152.4m）時，再輻射與直接信號比遠低于-15dB。因此，可以推斷，來自電力線結(jié)構(gòu)，包括導體的二次反射信號，將不會妨礙自動測向儀的正常工作”。經(jīng)過對導航臺有效輻射功率的