特高压交流输电线路的最全word资料Word格式文档下载.docx
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无源干扰;
避让距离0引言
电力传输系统对各种无线通信的影响主要在于以下两个方面:
1、电晕效应和间隙火花放电引起的无线电干扰噪声落入无线电台站的工作频段,且随着气候条件的变化有较大的起伏;
2、高压输电线路作为一种高大的金属物体,可对空间电磁波产生反射和再辐射,从而构成无源干扰;
由电晕放电产生的干扰称为有源干扰。
有源干扰水平通常依据基于大量测试数据得出的CISPRPubNo.18推荐公式确定,一般认为距电力线路100m以内,每倍程衰减10dB,100m以外,每倍程衰减6dB。
电力线路和铁塔的存在,特别是高压电力线路的架设,造成无线电波在电力线路和铁塔上的散射和反射,称为无源干扰。
随着电力线路架设高度和密度的增加,无源干扰问题日益成为影响通信质量的主导因素。
针对电力线路对无线电通信的无源干扰问题,美国[1-3]、加拿大[4]、日本[5-7]等国从上世纪六十年代就展开了电力线路对MF[2]、VHF/UHF[1,6-7]、米波[3]等不同频段信号影响的相关研究,研究对象涉及无线电广播[5]、雷达导航[3]等多个领域。
1996年,IEEE专门公布了电力线路对调幅广播台站影响预测和测量的标准[8]。
文献[9]总结了国内在1990年前后就开始了关于电力线路对短波通信的无源干扰影响的研究工作及其相关结论。
经过这些研究,最终形成了我国现行的不同无线电台站电磁环境防护标准。
目前解决高压输电线路对无线电台站无源干扰问题的一般方法是按照现行的不同无线电台站电磁环境防护标准中提出的防护间距,来判定高压输电线路是否对无线电台站造成无源干扰影响。
如果相互距离小于标准防护间距,则需采取改变输电线路路径或搬迁无线电台站等措施,以满足防护要求。
但是这些标准由于制定时间均在15年前,对于目前的现状存在局限性。
如在标准《短波无线电测向台（站电磁环境要求》（GB13614-1992中,规定500kV超高压输电线路对短波无线电收信台无源影响的防护间距必须大于2000m,而其它垂直接地导体与短波无线电收信台的防护间距必须大于60Dl（Dl为垂直接地体的高度。
而在日本,这一数值只有30Dl。
以我国最近投运的1000kV交流特高压输电线路的铁塔为例,其铁塔高度都超过50m,如果采用60Dl的防护间距,则1000kV交流特高压输电线路与短波无线电测向台的防护间距必须大于3000m。
这一防护距离远远大于500kV超高压输电线路与短波无线电测向台2000m的防护间距。
如此大的防护间距必然对涉及到的双方都难以接受。
并且现行的不同无线电台站电磁环境防护标准都是针对500kV及以下电压等级的交流输电线路,对特高压输电线路没有相关的规定。
随着计算机和数值计算技术的发展,数值方法广泛应用于对这一问题的分析[3,10-16]。
文献[14]使用了NEC（NumericalElectromagneticsCode软件建立铁塔和线路模型研究广播接收台受到的无源影响。
正是在此基础上,目前国内主要采用NEC或
2特高压交流输电线路的无源电磁干扰计算的方法及其应用
FEKO等基于矩量法或快速多极子法的计算软件进行仿真计算,并且已经在特高压直流[15]和交流[16]输电线路的无源干扰计算中取得了成果。
本文以文献[14-16]的方法为基础根据背景电磁噪声增量限值的要求对特高压交流缩比线路模型进行了计算,并通过与测量结果相比较验证了算法的有效性,最后得到了特高压输电线路对不同无线电台站无源影响的防护间距。
计算结果表明短波频段内交流特高压输电线路无源干扰的防护间距可以采用现有500kV交流高压输电线路影响防护间距作为标准。
1特高压输电线路防护间距计算方法
1.1允许背景电磁噪声增量
国内对无线电台站与输电线路间防护距离的确定主要采用允许背景电磁噪声增量控制的方法。
即规定架空线路架设后对空间场的影响不能超过规定的背景噪声增量。
短波无线电测向台、短波无线电收信台的允许背景电磁噪声增量以及500kV超高压输电线路无源影响的防护间距,如表1所示[17-19]
。
我们可以根据允许背景电磁噪声增量确定1000kV交流特高压输电线路的防护距离。
表1不同无线电台站允许背景电磁噪声增量和
500kV交流高压输电线路影响防护间距
无线电台站
允许背景电磁噪声增量
（dB
防护间距（m
短波无线电测向台一级二级短波无线电收信台三级1.2电磁噪声增量计算方法
电磁噪声增量计算主要是考虑输电线路的电磁散射对无线电信号的影响。
可以将输电线路对无线电台站的无源干扰均定义:
20lgisE
SE=（1
式中,Es表示某频率的入射信号在考虑输电线路影响是在观测点产生的空间电场强度;
Ei表示无输电线路时该信号在观测点产生的空间电场强度。
1.3无源干扰计算模型
由于无线电信号多为垂直极化的形式,线路的无源干扰主要是由垂直地面的杆塔散射产生,所以将垂直极化的均匀平面波作为信号源。
当某一频率的平面波沿不同角度入射时,分别计算出接收天线与输电线路处于一定距离情况下,存在线路前后的
电场强度Ei和Es,利用式（1计算不同入射角对应的无源干扰水平,将干扰水平最大值看作这一频率和防护间距对应的无源干扰水平。
计算时分为两种情况考虑。
一方面,假设发信台采用垂直振子发射天线,研究频率在1MHz~30MHz范围内各频率下发射天线与1000kV特高压交流输电线路不同距离时的无源干扰问题;
另一方面,假设电磁波的入射方向垂直于1000kV特高压交流输电线路,电磁波的入射电场强度以垂直大地的方式极化,研究频率在1MHz~30MHz范围内各频率下接收天线与1000kV特高压交流输电线路不同距离时的无源干扰问题。
分别构建模型如下:
发射天线无源干扰的计算模型如图1（a所示,接收天线在虚线构成的圆形计算区域上改变位置,分别计算出发射天线与架空输电线路不同距离情况下,是否存在铁塔和输电线路时电场强度的变化规律;
接收天线无源干扰的计算模型如图1（b所示,在入射电磁波沿不同方向角入射,分别计算出接收天线与架空输电线路在不同距离情况下,是否存在铁塔和输电线路时电场强度的变化规律。
（a发射天线无源干扰计算模型示意图
（b接收天线无源干扰计算模型示意图
图1无源干扰计算模型示意图
2交流特高压输电线路防护距离
利用本文的算法对直线塔单回线路、猫头塔单回线路和鼓形塔双回线路三种不同类型的特高压输电线路对短波台站的无源干扰水平进行了计算。
各频率和塔型情况下的无源影响方向图基本类似。
图2给出了频率为5MHz时鼓形塔构成的双
发射天线
计算区域
铁塔及导线模型
接收天线位置
2021特高压输电技术国际会议论文集3
回线路与输电线路不同距离时的无源影响方向图。
图中上方对应图1中的为接收台站一侧,粗线段表
示输电线路的位置。
从图中可以看出,不同入射角
的无源干扰水平具有较明显的区别,并且防护间距
不同时最大干扰水平对应的入射角也不尽相同。
干
扰水平随着间距的增大而减少,由500m时的0.5dB
下降到2000m时的0.2dB。
根据全部计算结果,在输电线路防护间距固定
时选取其在短波频段范围内不同频率的最大无源
干扰水平,绘制各种类型的线路在不同防护间距条
件下的无源干扰水平包络图,如图3所示。
鼓形塔
对线路对应的无源干扰水平最大,猫头塔线路次
之,直线塔最小,这是因为双回塔高度最高而直线
塔最低,而杆塔的高度直接影响其电磁散射效果。
此外,各种类型线路的无源干扰水平随距离的增加
快速下降,当距离大于2000m时均明显小于0.5dB。
如果将1000kV交流特高压输电线路对无线电
台站的无源影响看成无线电台站的背景电磁噪声
增量,利用表1列出的不同无线电台站的允许背景
（1d=500m（2
d=1000m
（3d=1500m（4d=2000m
图25MHz时距台站不同距离时无源干扰水平
（a短波频段内输电线路对收信台最大无源影响的包络线
（b短波频段内输电线路对发信台最大无源影响的包络线图3不同类型输电线路无源干水平扰包络线
电磁噪声增量,兼顾图8的计算结果,可以确定和提出1000kV交流特高压输电线路对不同无线电台站的防护间距,如表2所示。
表2短波频段不同无线电台站允许背景电磁噪声增量与1000kV交流特高压输电线路无源影响防护间距无线电台
站等级
允许背景电磁噪声
增量（dB距（m
500kV超高压输电线路（m一级
二级
三级
未定
3计算结果验证
为了验证本文所采用的计算方法,我们对一段交流超高压输电线路缩比模型的无源干扰水平进行了测试和相应的计算。
输电线路缩比模型与实际特高压线路的比例为1:
30,鼓形塔模型高度为1.85米,档距为15米。
测试线路的布置如图4所示,在康西草原的一块开阔地,由发射天线提供垂直极化的入射波,利用对数周期天线测量距地面1m处的空间电场强度。
将发射天线和接收天线之间的距离固定为100米,输电线路模型布置在两个天线之间,线路距发射天线的距离（d可变。
为避免过大的背景噪声可能产生的影响,选择发射天线工作频率为300、500、600、800MHz。
固定天线的发射功率,分别
图4交流超高压输电线路缩比模型示意图
4特高压交流输电线路的无源电磁干扰计算的方法及其应用
测量不存在输电线路时接收天线所在位置的场强
Ei和存在输电线路时的场强Es,并计算此种情况下
输电线路的无源干扰水平。
表3给出了只有铁塔时
的测试结果,表4给出了铁塔和线路都存在时的测
试结果。
表3试验线路无源干扰水平（只有铁塔
测试频率（800无线路时场强（dBuV/m6.78.8最大影响值
测试结果有线路
时场强
（dBuV/
m
距发射
天线
（m
表4试验线路无源干扰水平（铁塔和线路测试频率（800
无线路时场强（dBuV/m6.78.8
最大影响值
测试结果
有线路
从测试结果可以看出,在测试的频点中均没有
超过表2的背景噪声增量。
从而验证了表2防护间距的合理
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