交直流高压输电线路并行传输时的无线电干扰特性

交直流高压输电线路并行传输时的 无线电干扰特性 常卫中 电力部电力科学研究院, 100085　北京清河 李施雄 中国水利电力对外公司, 100011　北京 RAD IO INTERFERENCE CHARACTER ISTIC OF HVAC AND HVDC TRANSM ISSION L INES IN A HY BR ID CORR IDOR Chang W eiZhong E lectric Pow er R esearch In st itu te, M in ist ry of E lectric Pow er Beijing 100085, Ch ina L i Sh iX iong Ch ina In ternat ional W ater&E lectric Co rp. , M in ist ry of E lectric Pow er Beijing 100011, Ch ina ABSTRACT　A m ethod fo r calcu la t ing the characterist ic of radio in terference caused by co rona effects of HVA C and HVDC transm ission lines in the sam e co rrido r w as p resen t2 ed in th is paper. T he radio in terference levels of transm is2 sion lines at T h ree Go rges H ydro - pow ersta t ion have been calcu la ted. T he resu lts show that the in terference levels are low er than the perm issib le values of 500kV transm ission lines and does no t in terferenceseriously on radio comm unica2 t ion and broadcast in surrounding areas. KEY WORD S　R adio in terference　Co rona　T ransm ission lines 摘要　文章对交直流高压输电线路并行传输时无线电干扰 特性的计算方法进行了研究, 并利用这种方法对三峡电站交 直流出线的干扰电平进行了计算。结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明: 三峡电站交直 流出线并行传输时的无线电干扰电平可以满足500kV 交流 线路干扰 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的要求, 不会对周围的无线电通讯、广播和电 视接收产生很大影响。 关键词　无线电干扰　电晕　输电线路 1　前言 举世瞩目的三峡工程总装机容量为18200MW。 根据三峡输电系统设计的出线方式, 采用交直流混 合送电 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 , 需要15回交流和2回超高压直流输电线 路送出。由于电压等级高、出线回路数多、受地形条 件等因素的限制, 出线走廊比较紧张。走廊内有多回 交直流线路并行, 且并行长达四十多公里, 平行距离 较为接近。由于交直流线路间的容性耦合, 将会对线 路无线电干扰特性产生影响。 本文对交直流高压输电线路并行传输时干扰电 平的计算方法进行了研究, 并根据三峡电站的出线 布置, 分析其无线电干扰特性, 为解决三峡电站出线 的无线电干扰问题提供依据。该算法还可为同杆并 架交直流线路等类似工程提供参考。 2　交直流线路并行传输无线电干扰特性的 计算 2. 1　导线表面电位梯度的计算 当交直流线路并行传输且距离较近时, 导线表 面电位梯度均含有交流和直流两个分量。交流导线 表面电位梯度含有直流分量产生的偏置; 直流导线 表面电位梯度含有交流分量产生的纹波。直流分量 产生的偏置还导致交流导线表面电位梯度正负半波 不对称。 计算导线表面电位梯度可以采用连续镜像法、 模拟电荷法、麦克斯韦电位系数法等[7 ]方法。本文采 用 C ISPR 推荐的方法 (马克特2门格尔法) 求解, 并 忽略直流线路产生的空间电荷的影响[10 ]。在交直流 并行的情况下, 由于直流电压恒定而交流电压总是 在做周期性的变化, 因此在求解导线表面电位梯度 时, 不能象交流系统那样统一输入复数电压。对此可 以有两种方法解决: 叠加法和旋转法。前者令交直流 电压分别为零, 求出导线表面电位梯度的交直流分 量, 然后相加得出最大值; 后者保持直流电压恒定, 对所有的交流电压旋转360. , 并搜寻其导线表面电 第22卷 第6期 1998年6月 　　　　　　　　　　　　　　 电　网　技　术 Pow er System T echno logy　　　　　　　　　　　　　　 V o l. 22 N o. 6 Jun. 　1998 位梯度的最大值。 在交流线路的无线电干扰电平计算中, 导线表 面最大电位梯度的单位通常采用有效值 kV rm söcm , 而对于直流线路只能采用 kV öcm。在交直流混合的 无线电干扰电平计算中, 交流导线表面电位梯度的 单位采用峰值 kV p eak öcm 更方便些, 因为此时导线 表面电位梯度中含有直流分量, 其峰值和有效值之 间不再存在 2 倍的关系。 2. 2　无线电干扰特性的计算 在多导线无线电干扰电平的计算中, 可以将导 线中的无线电干扰电流和电压分解成相互独立的三 个模态分量[6 ]。一般情况下, 导线中干扰电流通过大 地回流的地中模量对无线电干扰起主要作用, 表明 导线之间干扰电流的耦合较弱。因此, 可以分别计算 交流和直流线路的干扰电平, 然后将它们合成得到 交直流线路总的干扰电平。 对于交流线路, 正半波电晕对其无线电干扰电 平起主要作用。如果在交流导线上叠加有正的直流 分量, 正半波电晕得到加强, 相应的干扰电平也将增 大。反之, 如果在交流导线上叠加有负的直流分量, 正半波电晕被削弱, 相应的干扰电平也将减小。在交 流线路在晴朗天气情况下, 距边相导线20m 处、频 率为0. 5M H z 的干扰电平可用下式计算: 　　E ac= 2. 48gm ax+ 12r- 30 (1) 式中　E ac为实际线路中距离最近导体20m 处的干 扰电平 (dB ) ; gm ax 为导线表面电位梯度最大值 (kV p eak öcm ) ; r 为导线或分裂导线子导线半径 (cm )。 上式是将 C ISPR 推荐公式中导线表面最大电 位梯度的系数由有效值修改成峰值后得到的。 直流线路正极性导线电晕对其无线电干扰电平 起主要作用。交流分量的正半波将提高直流导线表 面电位梯度, 相应地增大直流线路的干扰电平。在双 极直流线路晴天情况下, 距最近导体20m 处, 频率 为0. 5M H z 无线电干扰电平可用下式计算: E dc= 38+ 1. 6 (gm ax- 24) + 46lg r+ 51gn (2) 式中　E dc为实际线路中距离最近导体20m 处的干 扰电平 (dB ) ; n 为分裂导线子导线数。 上式也可用于正极性的单极线路无线电干扰的 计算。通常负极导线的干扰电平比正极导线的低 6dB。 文 [ 1 ]给出了典型的交流线路电晕无线电干扰 的频谱特性和横向衰减特性, 直流线路电晕无线电 干扰的频谱特性和横向衰减特性与交流线路基本相 同。 分别计算出交直流线路的干扰电平后, 按如下 方法合成。合成原则是尽量保证合成后的干扰值与 使用C ISPR 标准干扰测量仪的测量值相同, 即应当 考虑准峰值检波器的特性。在多个干扰源并存的情 况下, 准峰值检波器主要反映最大的干扰值而不是 其它较小的干扰值, 但是, 在有其它干扰源与最大值 很接近的情况下, 它也会影响准峰值检波器的输出。 对此, 可以采用两种处理方法。一种方法是与多回交 流线路干扰电平的合成方法相同, 如果一个场强比 其余两个至少大3dB , 就取该场强值为合成后的干 扰电平值 E c, 否则取 　　E c= E ac+ E dc2 + 1. 5 (3) 另一种方法可认为交直流线路产生的无线电干 扰是随机的, 两者的相关系数为零, 将交流线路和直 流线路产生的同频率干扰按平方和相加得到总的干 扰电平: 　　E c= E ac2+ E dc2 (4) 式 (4) 中干扰场强的单位为1ΛV öm , 计算后换 算成 dB 值。 以上两种方法的计算结果相差不大, 本文采用 后一种方法。 3　三峡交直流出线并行传输时干扰特性的 计算结果 3. 1　干扰电平 按长江水利委员会设计院提供的杆塔型号, 导 地线型号和尺寸[5 ]计算。线路的干扰电平有两种表 示方法: C ISPR 用距边相导线20m 处0. 5M H z 的干 扰值表示; 国标用距边相导线地面垂直投影20m 处 0. 5M H z 的干扰值表示。本文采用后一种方法。符号 “- ö+ A C”表示双极直流运行正极靠近交流线路; “+ ö- A C”表示双极直流运行负极靠近交流线路; “oö+ A C”表示单极 (正极)直流运行靠近交流线路。 直流线路与单回交流线路并行传输的计算结果列于 表1, 与同塔架设双回交流线路的计算结果列于表2。 我国交流500kV 线路无线电干扰的标准值[5 ]为 55dB (0. 5M H z, 距边相导线地面垂直投影20m ) , 该 值为80% 电平, 即一年的80% 以上时间线路无线电 干扰不超过该值的置信度至少为80%。80% 电平被 C ISPR 定为限值特征电平, 它受不稳定因素影响最 11第22卷 第6期 电　网　技　术 小。将以上两表中的干扰值加10dB 即可得到80% 电 平值。 表1　直流线路和单回交流线路并行传输时的干扰电平 (dB) Table 1　R I level of DC and single-c ircuit AC tran sm ission l ines in a hybr id corr idor - ö+ A C + ö- A C oö+ A C 塔距 (m ) A C DC A C DC A C DC 40 32. 4 43. 4 33. 6 41. 5 32. 1 39. 3 35 32. 2 44. 4 33. 7 41. 6 31. 8 40. 4 30 31. 9 46. 4 34. 2 41. 6 31. 4 42. 6 25 31. 5 51. 1 40. 9 41. 6 30. 8 47. 5 20 30. 7 66. 8 67. 9 41. 4 30. 1 64. 1 表2　直流线路和双回交流线路并行传输时干扰电平 (dB) Table 2　R I level of DC and double-c ircuit AC tran sm ission l ines in a hybr id corr idor - ö+ A C - ö+ A C oö+ A C 塔距 (m ) A C DC A C DC A C DC 40 37. 3 42. 1 38. 4 41. 2 37. 0 38. 0 35 37. 1 42. 6 38. 7 41. 2 36. 8 38. 6 30 36. 9 43. 5 39. 0 41. 1 36. 6 39. 6 25 36. 7 45. 2 40. 2 41. 0 36. 2 41. 6 20 36. 2 49. 3 45. 2 40. 9 35. 6 46. 1 与标准值对比可以看出: 直流线路与单回交流 线路并行传输, 杆塔中心距离大于35m ; 与同塔架设 双回交流线路并行传输, 杆塔中心距离大于30m , 交 直流线路的80% 干扰电平均满足标准的要求。双回 路直线塔相导线呈鼓型对称垂直排列, 横向距离最 大为8. 5m , 小于单回路直线塔相间距离11. 8m。因 此, 在三峡出线中采用同塔交流双回路为主的出线 方式, 对保证交直流线路的干扰电平满足标准和缓 解出线走廊紧张的局面, 都是有利的。 3. 2　干扰电平的横向分布特性 不同塔距下直流线路与同塔并架交流双回线路 并行传输的横向分布特性如图1、图2和图3所示。 图中交流线路杆塔中心线位于横坐标零米处, 直流线路杆塔位于交流杆塔左侧40m、30m 和20m 不同距离处, 左侧峰值对应的曲线为直流线路干扰 电平的横向分布曲线, 右侧峰值对应的曲线为交流 线路干扰电平的横向分布曲线, 最上边为合成后的 横向分布曲线。 从图中可以看出: 直流线路的横向分布特性曲 线沿正极导线对称分布, 而交流线路的横向分布曲 线沿杆塔中心线不对称分布, 干扰电平的最高点有 一定偏移。合成后的横向分布特性衰减规律没有大 的变化, 只是在离线路横向距离约100m 处, 合成后 的干扰电平略高于直流或交流线路的干扰电平。当 交直流杆塔中心距离很近时 (如图3所示) , 合成干扰 电平分布曲线几乎与直流或交流线路的干扰电平分 布曲线重合。 图1　直流线路和同塔架设交流双回线并行传输时的横向分布特性 (杆塔中心距离40m ) F ig. 1　Latera l R I prof ile of DC and double-c ircuit AC tran sm ission l ines in a hybr id corr idor 4　影响干扰电平的因素 上述分析是针对晴天的干扰电平而言的。应当 指出的是: 交流线路和直流线路的干扰电平随天气 变化的规律是不同的。雨天交流线路的干扰电平比 晴天时增加5～ 15dB , 大雨天甚至增加25dB 左右。相 反, 直流线路雨天的干扰电平比晴天时降低10dB , 甚至更多。两者的差距可达15～ 35dB。因此, 如果晴 天时交直流线路的干扰电平相差不大, 那么, 在雨天 情况下, 交直流线路的干扰电平主要取决于交流线 路。 双极直流线路正极导线的布置方式对交直流线 21 Pow er System T echno logy V o l. 22 N o. 6 路干扰电平也有影响。如表1和表2所示, 正极导线布 置在靠近交流线路侧时, 在交流线路上感应出负的 表面电位梯度直流分量, 抑制了交流线路的干扰电 平。随着平行距离的接近, 交流线路的干扰电平逐渐 下降, 而直流线路的干扰电平逐渐上升。负极导线靠 近交流线路时, 线路干扰电平的变化恰好相反。从降 低交流线路干扰电平的角度看, 将正极导线布置在 靠近交流线路侧是有利的。 此外, 交直流线路的运行方式对干扰电平也有 影响。直流线路双极运行时交流线路的干扰电平大 于单极 (正极) 运行时的干扰电平。这是双极运行时 正负极导线在交流导线上感应的表面电位梯度直流 分量相互抵消的结果。在直流线路与交流双回路平 行接近, 当双回路中有一回停运时, 直流线路的干扰 电平高于双回路运行时的干扰电平, 同样也是逆相 序排列的双回路在直流线路上感应的表面电位梯度 交流分量相互抵消的结果。 图2　直流线路和同塔架设交流双回线并行传输时的横向分布特性 (杆塔中心距离30m ) F ig. 2　Latera l R I prof ile of DC and double-c ircuit AC tran sm ission l ines in a hybr id corr idor 图3　直流线路和同塔架设交流双回线并行传输时的横向分布特性 (杆塔中心距离20m ) F ig. 3　Latera l R I prof ile of DC and double- c ircuit AC tran sm ission l ines in a hybr id corr idor 5　结论 (1)当交直流线路并行传输时, 在线路走廊任一 点处的干扰电平可用如下方法计算: 首先分别计算 交流和直流线路在该点的无线电干扰电平, 然后将 其合成。干扰的横向衰减特性和频谱特性可以用交 流线路的典型干扰特性计算。交直流线路的干扰电 平受天气情况、杆塔中心距离、双极直流线路正极导 线的布置及交直流线路运行方式等因素的影响。 (2) 三峡电站交直流出线干扰电平计算结果表 明: 直流线路与交流单回线杆塔中心距离大于35m 或与交流同塔架设双回路杆塔中心距离大于30m 时, 交直流线路的干扰电平均符合我国交流500kV 线路的标准要求。如果再使用大截面导线, 则基础干 扰电平就可更低。根据现有交流500kV 线路以及葛 - 南直流线路的计算和测量结果判断, 三峡电站交 直流输电不会对周围无线电通讯、广播和电视接收 产生太大影响。 6　参考文献 1　C ISPR 第1821号出版物. 架空输电线路和高压设备的无线电干扰 特性. 第一篇: 干扰现象阐述, 机械部上海电器科学研究所, 1984 2　C ISPR 第1822号出版物. 架空输电线路和高压设备的无线电干扰 特性. 第二篇: 测量方法和允许值的导出方法. 机械部上海电器科 学研究所, 1984. 3　C ISPR 第1823号出版物. 架空输电线路和高压设备的无线电干扰 特性. 第三篇: 减少无线电干扰至最小程度的实施措施. 机械部上 海电器科学研究所, 1984. 4　葛2南直流输电工程端对端系统调试技术报告. 第二分册 (下). 能 (下转第18页 con tinued on page 18) 31第22卷 第6期 电　网　技　术 上的位置, 可清楚地发现U 1mA (大) 仍处于曲线1较 陡的上升沿部位, 它与电流成线性关系; 而 U 1mA (小)却在曲线2开始弯曲的部位, 它与电流已开始成 非线性关系。假如这时电流由1mA 上升到5mA , 则 大M OR 的U 1mA (大) 到U 5mA (大) 的变化要大于小 M OR 的变化 (见图3中 c～ d 的阴影部分和 b～ e 的 阴影部分)。反之, 假如大M OR 和小M OR 的直流 参考电压都是U 5mA , 而且都从U 5mA 下降到U 1mA , 则 从图3中会明显地看到, 大M OR 直流参考电压下降 的幅度大于小M OR 的下降幅度。笔者再从另一方 面对此进行验证: 已知大 M OR 的 U 1mA 高于小 M OR 的U 1mA , 则从图4 (a) 和 (b) 中两种直径M OR 劣化前的伏安特性曲线的 a 点和 b 点位置看出, 它 们在曲线上的拐点位置是不同的。若劣化使得它们 的伏安特性变坏的程度相同时, 通过图4 (a)和 (b)中 劣化后的伏安特性曲线上 a 点和 b 点位置变化的对 照, 就会发现 a 点的下降幅度大于 b 点的下降幅度。 通过上述论证, 说明和测量M OA 的U 1mA 的方 图4　大直径MOR 和小直径MOR 劣化前后的U 1mA在各自伏安特性曲线性上的位置 F ig. 4　The con trast drawing for U 1mA location in VA character istic curve between large and small d iameter MOR before and af ter deter ioration 法, 更容易发现大M OR 避雷器的事故隐患, 而且只 需将所测M OA 的U 1mA和其真正的参考电压相比较 即可, 不必再测它的 I d 值。 3　结论 (1)M OA 的事故特征主要是直流参考电压、工 频参考电压、持续电流等参数的变异。运行中必须对 M OA 的变异现象引起重视并合理掌握M OA 的测 试间隔时间, 以避免M OA 爆炸事故的发生。 (2) 建立运行档案是预防M OA 事故的一个重 要措施。运行档案应包括M OA 所有电气参数的原 始 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 和定期检测记录。 (3) 测量M OA 的 U 1mA 和 I d 变化量, 是检查 M OA 异常现象最简单的方法。测量 I d 变化量时应 注意: 必须用该M OA 的U 1mA 初始测量值作为每次 测量 I d 的基准电压! (4) 测量 U 1mA 的变化量更容易发现大直径 M OR 和多芯柱M OR 并联的M OA 事故隐患。 4　参考文献 1　林毅. 我国110kV 及以上电压等级M OA 的发展、事故分析及其 预防. 电网技术, 1995; 19 (3) 2　中华人民共和国电力行业标准. DL öT 59621996 电力设备预防性 试验规程. 中华人民共和国电力工业部 3　西安高压电瓷厂. 国外避雷器标准汇编. 1985 收稿日期: 1997- 07- 26。 林毅　高级工程师, 1979年清华大学电机系高电压专业毕业, 一 直从事避雷器研究和避雷器质量监督工作, 已发表《我国110kV 及 以上电压等级M OA 的发展、事故分析及其预防》等论文八篇。 (上接第13页 con tinued from page 13) 源部电力科学研究院, 北京, 1991 5　八五攻关三峡工程科研报告. 电力部电力科学研究院, 北京, 1995 6　T ransm ission line reference book 345kV and A bove, Second Edi2 t ion, E lectric Pow er Research Institu te, Palo A lto, Califo rn ia, 1982, Ch 5. 7　 IEEE Comm ittee Repo rt. A survey of m ethods fo r calcu lating transm ission line conducto r su rface V o ltage Gradien ts. IEEE T rans Pow er A pparatus and System s, 1979; PA S298 (6) : 1996～ 2007 8 　 IEEE Comm ittee Repo rt. C IGREöIEEE survey on ex tra h igh vo ltage transm ission line radio no ise. IEEE T rans Pow er A ppa2 ratus and System s, 1973; PA S292 () : 1019～ 10299　Chartier V L , Sark inen S H , et a l. 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