如何应对无线电干扰问题？

13.2.4.1　无线电干扰的特点

输电线路的电晕放电是无线电干扰的主要来源，电晕形成的电流脉冲注入导线，并沿导线向注入点两端流动，从而在导线周围产生脉冲磁场，即无线电干扰场。

在低频段，无线电干扰水平较高；当频率大于10MHz时，无线电干扰已经很小，其作用可以忽略不计。通常，无线电干扰的频率考虑到30MHz已经足够。国际无线电干扰特别委员会（CISPR）推荐0.5MHz为无线电干扰的测量频率。

对于高压输电线路无线电干扰限值，国际无线电干扰特别委员会（CISPR）推荐80%∥80%原则，即在一年的时间中，输电线路产生的无线电干扰场强至少有80%的时间不超过该值，且具有80%的置信度。

输电线路的无线电干扰随着离开线路距离的增加而逐渐衰减。图13-11给出了晋东南—南阳—荆门1000kV特高压试验示范工程猫头塔、酒杯塔线路，地面上方1.5m处无线电干扰的横向衰减特性。由图13-11可知，无线电干扰随距离的增加衰减的很快，当离开线路200m以后已经接近背景值（30dB）。

图13-11　特高压线路无线电干扰的横向衰减特性

无线电干扰本身具有随机性，线路沿线气候条件的变化，导线表面状况的变化，使得测量线路的无线电干扰时，即使测量的地点和频率固定，测量的结果也将随时间的变化而起伏变化。通常需要按照统计分析的方法表示无线电干扰的测量结果，一般按累积分布函数来分析，通常用的是95%值（大雨天）、晴天50%值（好天气的均值^[1]）和双80%∥80%值（全天候80%值）来表示：

——80%值（测量：全天候条件，结果代表无线电干扰限值），即双80%∥80%值。含义是：一年之中80%时间不超过的干扰水平，且具有80%的置信度。对于连续等时间间隔测量的样本，“80%时间不超过的干扰水平”与“具有80%的置信度的干扰水平”所表达的结果是相同的。

——95%值（测量：全天候条件，但结果代表大雨天的情况无线电干扰值），即在一段较长时间测量后（例如一年，通常包括各种天气条件），具有95%时间概率（或95%的置信度——对于连续等时间间隔测量的样本）不超过的干扰水平，它一般可以代表大雨天条件下的无线电干扰水平。一般降雨量超过0.6mm/h就可以认为是大雨，大雨时无线电干扰水平是最稳定且能够再现的。因此，研究人员常选择大雨时平均水平作为计算无线电干扰的基准电平。

——50%值（测量：晴天条件，结果代表好天气的无线电干扰均值），即好天气的均值，就在好天气情况下（例如一段较长的时间，但仅包括好天气）对无线电干扰值进行测量后，具有50%时间概率（或50%的置信度——对于连续等时间间隔测量的样本）不超过的无线电干扰值，它代表了导线干燥的晴天情况下好天气的无线电干扰均值。好天气情况下的无线电干扰测量虽然会有较大的分散性，但实施测量容易，多次测量，可以获得可靠的结果。

双80%∥80%值通常介于50%值（好天气的均值）和95%值（大雨天）之间，与好天气的均值相比，受不稳定性影响较小。

13.2.4.2　无线电干扰的限值标准

关于输电线路的无线电干扰限值，到目前也没有国际标准，因为各国的国情不一样，输电线路的参数和走廊的意义也不一样。国际无线电干扰特别委员会（CISPR）的CISPR-18出版物只建议了限值的定义和制定限值原则。表13-5列出了国际上对于无线电干扰限值的规定。

表13-5　各国对无线电干扰限值的规定

中国国家标准GB15707-1995《高压交流架空送电线无线电干扰限值》规定对于三相线路距边导线投影20m距离处，晴天测试频率为0.5MHz，产生的无线电干扰限值（80%的时间，具有80%的置信度不超过的规定值）见表13-6。

表13-6　GB15707-1995规定的无线电干扰限值

其他频率则按下式修正：

其中E0为表13-6所列限值，dB；f为频率，MHz。

我国在20世纪90年代曾就特高压输电线路对环境的影响进行过研究，提出了特高压线路的无线电干扰限值（0.5MHz）在55～60dB之间取值的建议。这是根据对若干种特高压线路可能采用的导线参数，计算分析后提出的。从我国标准的变化看，特高压输电线路的无线电干扰限值比500kV线路略大。

国标GB50665-2011《1000kV架空输电线路设计规范》规定：海拔500m及以下地区，距离线路边相导线地面水平投影外侧20m、对地2m高度处，且频率为0.5MHz时，无线电干扰设计控制值不应大于58dB（μV/m）。

13.2.4.3　无线电干扰计算方法

对于输电线路无线电干扰的计算方法，当导线的分裂数发生变化时，其无线电干扰值的计算方法会有所不同。当导线分裂数≤4时，通常采用经验法计算，而当导线数＞4时，通常采用激发函数法计算，下面分别进行介绍。

1）导线分裂数≤4的情形

当导线的分裂根数≤4时，求取无线电干扰可根据国家标准《高压交流架空送电线无线电干扰限值》（GB15707-1995）提供的公式计算，其计算公式如下：

式中，E表示无线电干扰场强，dB（μV/m）；r—导线半径，cm；D—观测点距某一相输电线的距离，m；gmax—导线表面最大电位梯度，kV/cm。

由式（13-10）计算的是好天气下50%时间概率的无线电干扰值，对于双80%∥80%值可由该值增加6～10dB（μV/m）得到。

2）导线分裂数＞4的情形

根据DLT 691-1999《高压架空送电线路无线电干扰计算方法》可知，当导线分裂数＞4时，计算无线电干扰的方法基于试验线路或电晕笼测量而得的激发函数，主要用于计算特高压送电线在大雨条件下的无线电干扰。其计算步骤如下[2]：

（1）美国电力研究院（EPRI）提出的大雨状况下的激发函数是比较合适的激发函数，具体为

(www.xing528.com)

式中，gmax表示子导线表面的最大电位梯度有效值，kV/cm；d表示子导线直径，cm；n表示分裂导线数。

（2）计算三相输电线路上的电晕电流矩阵，有

式中，矩阵[C]表示三相输电线路的电容矩阵，当第1相导线产生电晕时，矩阵[Г]=[Г，0，0]T。

（3）通过模变换，将三相输电线路上的电晕电路转化为模电流，有

式中，[S]表示模转换矩阵，且S-1S=1。

（4）计算传播x后的模电流，有

式中，Lm=αm+jβm表示输电线路的传播常数，可以通过求取矩阵[B]=[Y][Z]的特征值得到该常数，其中矩阵[Y]、[Z]分别表示输电线路的并联导纳矩阵和串联阻抗矩阵。

（5）把计算的模电流反变换为相电流，有

（6）假设三相输电线路第k相导线的高度为hk，与观测点之间的水平距离为yk，当第1相导线产生电晕时，电流微元在观测点处产生的场强E1（x）：

式中，ik（x）为[i（x）]的第k行元素；hk是第k相导线的离地高度；yk是第k相导线距观测点的投影距离；h1是观测点的离地高度，通常为2m；p是磁场的穿透深度，为

式中，ρ为土壤电阻率，单位Ω·m；f为频率，单位Hz；μ0=4π×10-7。

（7）假设整条导线电晕电流分布均匀，则根据平均和规则求出当第1相导线产生电晕时，观测点处场强为

同理可以求出当第2相、第3相导线分别发生电晕时，观测点处的无线电干扰场强E2、E3。对于三相导线，如果有一相导线对观测点的无线电干扰值至少大于其余每相对观测点的无线电干扰值3 dB（V/m）以上，则高压交流架空输电线路的无线电干扰值即为该值，否则按下式计算：

式中，E——高压交流输电线无线电干扰场强，dB（V/m）；

E1，E2——三相导线中的最大两相线路对观测点的无线电干扰场强，dB（V/m）。

需要注意的是，此方法计算结果为大雨条件下的无线电干扰数值。双80%∥80%值可由大雨条件下的值（95%值）减去10～15dB（μV/m）得到[2]，在实际工程中，通常取该范围内的某一中间值；好天气下的50%无线电干扰值可由双80%∥80%值的减去6～10dB（μV/m）得到[4]，在实际工程中，通常取该范围内的某一中间值。

13.2.4.4　特高压输电线路的无线电干扰水平

为了解交流特高压输电线路无线电干扰的分布情况，针对单、双回特高压线路（采用8×LGJ-500/35型钢芯铝绞线），计算了在不同导线对地最小高度下边相导线外投影20m处的无线电干扰值，见表13-7。

表13-7　特高压输电线路边相导线外投影20m处的无线电干扰值（dB）

由表13-7可知：对于交流特高压单、双回输电线路，在规程规定的导线对地最小高度18.0m下，边相导线外投影20m处的无线电干扰值均小于58.0dB的限值标准，因此，无线电干扰不是限制特高压输电线路设计的关键因素。

13.2.4.5　无线电干扰的影响因素及改善措施

导线表面较高的电场强度导致的电晕放电以及火花放电是产生电力线路无线电干扰的主要根源。超高压输电线路的电压等级较高，电晕的产生往往已很难避免，电压等级发展到了特高压，电晕的产生更是无法避免。因此，只能通过提高产生电晕的临界电压来限制电晕的产生。输电电压和排列方式一定时，线路的无线电干扰与导线的分裂数、平均高度、相间距离和子导线的半径等有关，其中导线分裂数和子导线半径影响较大，另外高海拔因素也会增强无线电干扰。

本节仍以晋东南—南阳—荆门1000kV特高压试验示范工程酒杯塔为例，分析了导线对地高度、相间距离、导线参数、海拔高度等影响因素对线路无线电干扰的影响程度，并总结了改善线路无线电干扰的有效措施。仿真结果如图13-12所示。

由图13-12可知：增加导线对地高度、相间距离、分裂根数、导线截面积，减小导线分裂间距均能减小输电线路下方的无线电干扰值，是减小输电线路下方无线电干扰比较有效的措施。

图13-12　不同影响因素对线路无线电干扰的影响