关于1 000 kV交流输电线路可听噪声影响因素的探讨

2022-03-04李慧

科技创新与应用 2022年4期

李慧

（江苏辐环环境科技有限公司，江苏南京 210019）

随着社会环保意识的增强，人们对输电线路电磁环境问题越来越重视。特高压输电线路面临着严重的电磁环境问题，特别是可听噪声问题异常突出。当前国内外对特高压输电线路电晕产生的可听噪声研究主要停留在利用大量的试验结果进行数据拟合，总结在各种影响因素下的经验公式。其中，公认具有较好代表性和准确性的为美国邦纳维尔电力局（BPA）推荐的公式，利用该公式进行预测，预测值与实测值的误差大多数仅1 dB（A）左右。本文主要在分析特高压输电线路可听噪声影响因素的基础上，从线路结构出发探讨特高压输电线路可听噪声的分布情况。

1 可听噪声的影响因素

交流输电线路电晕产生的可听噪声包含有2个特征分量：一是指正极性流注放电所产生的宽频带噪声，这是交流噪声的主要成分：二是由于电压周期变化，使输电线路上的带电离子来回往返的运动产生纯音，发出的频率是指工频的倍频[1-2]。

交流输电线路可听噪声影响因素主要可分为2类，第1类是线路结构、设计和施工等自身方面的影响，第2类是大气及环境等外部条件的影响[2]。第1类因素的影响主要表现为导线参数、排列方式等，这类影响可以通过设计进行控制，并且当线路建成并运行一段时间以后，可听噪声基本上可以保持稳定。第2类的影响因素主要包括大地导电率、气压、相对湿度、紫外线辐射强度、风速、雨和雾等，影响可听噪声的变化范围比较大。

通过对可听噪声的研究，从建设和运行成本以及环境保护等多方面考虑，目前工程中较为可行的降噪措施是增加分裂导线的直径和分裂数，改变分裂导线的间距。

2 特高压交流输电线路基本参数

特高压交流线路额定电压为1 000 kV，预测电压为额定电压的1.05倍，即1 050 kV。特高压线路的导线结构考虑了线路的输送容量、机械特性及电晕放电产生的环境影响，其中最重要的是可听噪声[3-4]。参考GB/T 1179—2017《圆线同心绞架空导线》，按照现有导线生产的情况，选择3种典型截面JL/GIA-500/45、JL/GIA-630/45、JL/GIA-800/55钢芯铝绞线导线进行比较，具体见表1。

表1 导线参数

综合目前国内设计资料，1 000 kV输电线路多采用8分裂导线，变化范围6~10分裂。子导线正多边形排列，分裂间距400 mm。因此本文主要讨论JL/GIA-500/45，JL/GIA-630/45，JL/GIA-800/55三种型号的导线，分裂导线为正多边形排列，分裂间距为0.4 m，分裂根数分别为6、8、10根。

预测塔型选用同塔双回SZC27156型杆塔。根据GB 50665—2011《1 000 kV架空输电线路设计规范》，1 000 kV同塔双回（逆相序）线路经过居民区、非居民区导线对地最低高度25 m、21 m；在最大计算弧垂情况下，导线与建筑物之间的最小垂直距离应不小于15.5 m。预测导线对地高度按25 m、21 m、15.5 m进行计算。有关预测参数见表2。

表2 预测计算参数

3 可听噪声计算

可听噪声采用美国BPA噪声计算公式[5]。美国BPA公司根据各种不同电压等级、分裂方式的实际试验线路长期实测数据，推导出导线雨天噪声预测公式，该公式计算结果与其他实际输电线路的实测结果进行比较，证明该计算公式具有较好的代表性和准确性。美国BPA推荐的高压输电线路可听噪声的预测公式如下：

式中：SLA为A计权声级，dB（A），适用范围10~25 kV/cm；Ri为测点至被测i相导线的距离，m；N为相数；PWLi为i相导线的声功率级，dB，PWLi按式（2）计算：

式中：E为导线的表面电位梯度，kV/cm；deq为导线等效半径，mm，按下式计算：

式中：n为导线分裂数；d为次导线直径，mm。

按国网电科院对特高压交流试验基地试验线段和特高压交流试验示范工程的电磁环境长期实测值与计算值的对比分析结果，现行BPA公式计算得出的特高压交流线路可听噪声计算值比实测值偏大，BPA公式计算值可按降低2 dB（A）修正[6]。

4 计算结果及分析

对于特高压输电线路可听噪声的环境影响，GB 3096—2008《声环境质量标准》给出了不同声环境功能区的相应标准限值，可作为环境影响评价标准应用。

4.1 不同导线截面影响分析

导线对地距离21 m时，JL/GIA-500/45型、JL/GIA-630/45型、JL/GIA-800/55型8分裂导线地面1.2 m处最大可听噪声为47.00、43.83、40.45 dB（A），最大值均出现在边导线范围内距线路走廊中心13 m。从图1可知，随着导线截面的增加，可听噪声相应降低，降低幅度约3~7 dB（A）。JL/GIA-630/45型、JL/GIA-800/55型8分裂导线可听噪声水平能满足GB 3096—2008《声环境质量标准》1类区（昼间：55 dB（A），夜间：45 dB（A））执行标准要求；JL/GIA-500/45型8分裂导线在边导线外27 m范围内区域，可听噪声水平超标，不能满足GB 3096—2008《声环境质量标准》1类区夜间执行标准要求。

图1 不同导线截面可听噪声横向分布

4.2 不同分裂根数影响分析

导线对地距离21 m时，JL/GIA-630/45型6分裂、8分裂、10分裂导线地面1.2 m处最大可听噪声为51.30、43.83、38.23 dB（A），最大值均出现在边导线范围内距线路走廊中心13 m。从图2可知，随着分裂导线根数的增加，可听噪声明显降低，降低幅度约5~13 dB（A）。JL/GIA-630/45型8分裂、10分裂导线可听噪声水平能满足GB 3096—2008《声环境质量标准》1类区（昼间：55 dB（A），夜间：45 dB（A））执行标准要求；JL/GIA-500/45型6分裂导线在线路走廊70 m区域内可听噪声水平均超标，不能满足GB 3096—2008《声环境质量标准》1类区夜间执行标准要求，但符合昼间执行标准。

图2 不同导线分裂根数可听噪声横向分布

4.3 不同预测高度影响分析

JL/GIA-630/45型8分裂导线对地高度15.5、21、25 m时，地面1.2 m处最大可听噪声为46.13、43.83、42.82 dB（A），最大值分别出现在边导线范围内距线路走廊中心17 m、13 m、6 m。从图3可知，随着导线对地高度的增加，可听噪声有所降低，降低幅度较小约1~3 dB（A）。JL/GIA-630/45型8分裂导线对地高度21 m、25 m时可听噪声水平能满足GB 3096-2008《声环境质量标准》1类区（昼间：55 dB（A），夜间：45 dB（A））执行标准要求；JL/GIA-630/45型8分裂导线对地高度15.5 m在边导线外12 m范围内区域，可听噪声水平超标，不能满足GB 3096—2008《声环境质量标准》1类区夜间执行标准要求。