淺談特高壓輸電線路可聽噪聲分析及預(yù)測

導(dǎo)讀：輸電線路導(dǎo)線表面由于制造工藝帶來的毛刺及長期運行導(dǎo)線的積污和腐蝕等原因，導(dǎo)線表面會存在一定的缺陷，造成導(dǎo)線表面附近的電場強度增大。當(dāng)導(dǎo)線表面電場強度達到空氣的起暈場強時，會引起導(dǎo)線附近空氣電離，發(fā)生電暈放電現(xiàn)象。

聲音與人們的日常生活密切相關(guān)，聲音可以傳遞能量和信息，人們通過聲音進行交談，表達自己的感情以及開展各種活動。同時，生活中不可避免地會出現(xiàn)不應(yīng)有的嘈雜、刺耳的聲音，即噪聲，頻率范圍在20赫茲～20000赫茲范圍內(nèi)的噪聲為可聽噪聲。較強的可聽噪聲會干擾正常的語言交談和日常生活，使人煩躁，同時也會影響到人們的睡眠質(zhì)量。如果人們長期在超過限值的噪聲環(huán)境下工作和生活，人體的健康可能會受到危害。

環(huán)境噪聲大多來自隨機的噪音源，如急馳而過的車輛鳴笛、建筑施工各種動力機械運轉(zhuǎn)及公共場所人們的喧鬧等。隨著超（特）高壓輸電線路大量建設(shè)，線路電暈放電產(chǎn)生的可聽噪聲作為一種噪聲源開始引起人們的關(guān)注。輸電線路設(shè)計時需要根據(jù)導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)參數(shù)對可聽噪聲進行預(yù)測，以保證可聽噪聲水平低于環(huán)境保護所要求的限值。特高壓輸電線路由于電壓更高、導(dǎo)線截面大等特點，現(xiàn)有可聽噪聲預(yù)測方法已不再適用。如何實現(xiàn)特高壓輸電線路可聽噪聲的準(zhǔn)確預(yù)測，已成為特高壓輸電線路設(shè)計和建設(shè)時一個亟待解決的關(guān)鍵問題。

在空氣中，各種各樣的聲音都起始于空氣的振動，可聽噪聲也不例外。電暈放電過程中可聽噪聲是如何產(chǎn)生的？具有怎樣的特性？下面將對這些問題進行回答。

輸電線路導(dǎo)線表面由于制造工藝帶來的毛刺及長期運行導(dǎo)線的積污和腐蝕等原因，導(dǎo)線表面會存在一定的缺陷，造成導(dǎo)線表面附近的電場強度增大。當(dāng)導(dǎo)線表面電場強度達到空氣的起暈場強時，會引起導(dǎo)線附近空氣電離，發(fā)生電暈放電現(xiàn)象。電暈放電產(chǎn)生的帶電粒子與空氣分子之間的相互作用，會引起空氣分子振動，進而產(chǎn)生輸電線路的可聽噪聲。

輸電線路可聽噪聲的大小與其運行電壓、線路架設(shè)方式、導(dǎo)線分裂結(jié)構(gòu)、導(dǎo)線截面積、導(dǎo)線表面狀態(tài)以及大氣環(huán)境條件等因素密切相關(guān)。在交流和直流輸電線路電暈放電過程中，產(chǎn)生的帶電粒子的運動特性有明顯差異。因此，交流和直流輸電線路產(chǎn)生的可聽噪聲特性也存在明顯差異。

交流輸電線路可聽噪聲一般由兩部分組成：一部分是寬頻帶噪聲，這是交流可聽噪聲的主要部分；另一部分是由于交流電壓周期性變化，使導(dǎo)線附近帶電粒子往返運動，產(chǎn)生交流純音分量。實測結(jié)果表明，晴天時交流輸電線路可聽噪聲較小，而雨天或霧天時，由于導(dǎo)線表面受潮或附著水滴，電暈放電較強，可聽噪聲較大，是交流輸電線路設(shè)計時需要考慮的主要因素。

直流輸電線路可聽噪聲，無交流純音分量，只有寬頻帶噪聲。由于負(fù)極性導(dǎo)線電暈放電的效應(yīng)遠低于正極性導(dǎo)線，因此，直流輸電線路可聽噪聲主要來源于正極性導(dǎo)線電暈放電。雨天或霧天時，由于導(dǎo)線附近聚集的空間電荷起到均勻?qū)Ь€表面電場的作用，使得導(dǎo)線的電暈放電強度有所降低，可聽噪聲較晴天有所減小。晴天時可聽噪聲較大，是直流輸電線路設(shè)計時需要考慮的主要因素。

為了不影響特高壓輸電線路附近人們的正常生活，我國對交直流特高壓輸電線路的可聽噪聲限值做出了如下明確規(guī)定：

中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“1000千伏架空輸電線路電磁環(huán)境控制值（DL/T1187-2012）”規(guī)定：1000千伏交流特高壓線路按照距邊相投影外20米處，可聽噪聲50%統(tǒng)計值不超過55分貝。

中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“±800千伏特高壓直流線路電磁環(huán)境參數(shù)限值（DL/T1088-2008）”規(guī)定：±800千伏直流特高壓線路按照正極線地面投影20米處，晴天時電暈產(chǎn)生的可聽噪聲50%值不超過45分貝。

特高壓輸電線路設(shè)計時必須對輸電線路的可聽噪聲水平進行預(yù)測，根據(jù)預(yù)測結(jié)果選擇導(dǎo)線結(jié)構(gòu)。為了保證可聽噪聲滿足限值要求，如果一味地強調(diào)盡可能地降低可聽噪聲，比如增加多分裂導(dǎo)線根數(shù)，或增加輸電線路對地高度等，將會大大增加特高壓輸電線路的建設(shè)成本，因此準(zhǔn)確預(yù)測可聽噪聲的水平非常重要。

特高壓輸電工程建設(shè)初期可聽噪聲的預(yù)測主要采用國外的經(jīng)驗公式，由于特高壓輸電線路所采用的多分裂及大截面導(dǎo)線已超出現(xiàn)有經(jīng)驗公式的適用范圍，可聽噪聲預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性令人質(zhì)疑。為保證輸電線路設(shè)計的合理性和經(jīng)濟性，建立準(zhǔn)確的可聽噪聲預(yù)測方法，有著強烈的技術(shù)和工程需求。

要能夠獲得特高壓輸電線路可聽噪聲的特性，建立準(zhǔn)確的可聽噪聲預(yù)測方法，最為直接的方法是采用特高壓電暈籠對特高壓真型導(dǎo)線的可聽噪聲進行長期觀測，通過統(tǒng)計分析獲得不同結(jié)構(gòu)形式在不同天氣條件下可聽噪聲的統(tǒng)計特性及預(yù)測方法，為輸電線路的優(yōu)化設(shè)計提供指導(dǎo)。

基于上述研究思路，課題組開展了近3年的直流特高壓真型導(dǎo)線可聽噪聲長期測試，建立了準(zhǔn)確的背景噪聲剔除方法及可聽噪聲統(tǒng)計分析方法。在此基礎(chǔ)上總結(jié)出適合八分裂及以下導(dǎo)線的直流特高壓輸電線路可聽噪聲的預(yù)測公式，公式中充分考慮不同氣候條件的影響規(guī)律，并填補了六分裂以上、700平方毫米以上大截面導(dǎo)線可聽噪聲預(yù)測方法的空白。通過對試驗線段及哈鄭特高壓直流線路可聽噪聲的測量和計算，驗證了本課題組提出的經(jīng)驗公式的正確性。

課題組得出的經(jīng)驗公式在溪浙、哈鄭特高壓直流輸電線路上得到應(yīng)用，工程環(huán)保驗收時可聽噪聲低于限值標(biāo)準(zhǔn)，確保了輸電線路的環(huán)境友好，節(jié)約了上億元的建設(shè)費用。該經(jīng)驗公式適用于±800千伏到±1100千伏直流特高壓輸電線路可聽噪聲的預(yù)測，后續(xù)直流特高壓輸電線路將不需要再進行大量的重復(fù)試驗來對可聽噪聲的設(shè)計方案進行驗證，可以節(jié)約大量人力及財力。

課題組采用同樣的研究思路，在電暈籠內(nèi)對交流特高壓真型導(dǎo)線的可聽噪聲進行了長期測試，總結(jié)出了適合于十二分裂及以下導(dǎo)線的交流特高壓輸電線路可聽噪聲的預(yù)測公式。該公式直接應(yīng)用在我國淮上1000千伏交流特高壓同塔雙回線路設(shè)計中，工程投運后可聽噪聲的實際測量結(jié)果表明，課題組所提出的預(yù)測公式比國外經(jīng)驗公式得到的結(jié)果更為準(zhǔn)確。

特高壓輸電技術(shù)的發(fā)展一直秉承著“環(huán)境友好、資源節(jié)約、安全可靠”的原則，實現(xiàn)特高壓輸電線路優(yōu)化設(shè)計，降低輸電線路可聽噪聲水平，營造良好聲環(huán)境已成為特高壓輸電技術(shù)發(fā)展的必然需求。特高壓輸電線路可聽噪聲的研究工作仍然任重道遠，今后還需在可聽噪聲的預(yù)測方法中補充溫度、濕度等環(huán)境因素對可聽噪聲的影響，并實現(xiàn)復(fù)雜氣候條件下可聽噪聲的準(zhǔn)確預(yù)測，為特高壓輸電線路設(shè)計進一步優(yōu)化提供保障。