交流输电线路的无线电干扰计算方法

第32卷第2期电网技术V ol. 32 No. 2 2008年1月Power System Technology Jan. 2008

文章编号：1000-3673（2008）02-0056-05 中图分类号：TM726 文献标识码：A 学科代码：470·4051交流输电线路的无线电干扰计算方法

庄池杰，曾嵘，龚有军，何金良

（清华大学电机系，北京市海淀区 100084）

Calculation Methods of Radio Interference Caused by AC Transmission Lines

ZHUANG Chi-jie，ZENG Rong，GONG You-jun，HE Jin-liang

（Department of Electrical Engineering，Tsinghua University，Haidian District，Beijing 100084，China）

ABSTRACT: More and more attentions are paid to the radio interference caused by AC high voltage transmission lines. Based on the parameters of actual transmission lines and measured data, the authors compare the discrepancies among frequently used empirical formulae for radio interference. On the basis of introducing the basic principle of radio interference calculation by excitation function method, the discrepancies among various excitation functions are compared. The standard of limit values of radio interference and the problems in engineering practice are discussed, the possible sources of the errors between calculation results and measured results are analyzed and it is pointed out that the soil resistivity, surface electrical field strength of conductor and so on greatly affect calculation results.

KEY WORDS: radio interference；AC transmission line；excitation function method；empirical formula；power system

摘要：高压输电线路的无线电干扰问题日益引起人们的关注。结合实际线路参数及实测数据，文章比较了常见的无线电干扰经验计算公式间的差异。在介绍激发函数法计算无线电干扰基本原理的基础上，比较了不同激发函数之间的差异。讨论了无线电干扰限值标准与工程实践中的问题，并分析了计算值与实测值误差的可能来源，指出土壤电阻率、导线表面场强等对计算结果有重要影响。

关键词：无线电干扰；交流输电线路；激发函数法；经验公式；电力系统

0 引言

高压交流架空输电线的电晕电流会对民用无线电频段产生干扰。随着高压输电线路与无线电通信设备日益增多，输电线路的无线电干扰问题越来越受关注[1]。在架设高压架空线时，预估线路对附近无线电接收的干扰程度十分重要。

输电线路产生无线电干扰的主要来源有：绝缘子表面放电及金具电晕、导线电晕、输电线上的局部放电。前两者的影响涉及全线范围，最后一个因素主要影响局部。当导线表面场强较大(>14kV/cm)时，导线电晕引起的无线电干扰是主要的[2]。500kV 及以上等级的交流输电线路，导线表面场强一般都大于14kV/cm，所以本文只对导线电晕电流引起的无线电干扰做简要探讨。

1 无线电干扰计算方法

1.1 概述

国际无线电干扰特别委员会(comité international spécial des perturbations radioélectriques，CISPR)推荐的无线电干扰计算方法有两种：经验法与激发函数法。经验法一般用于分裂数不大于4的线路，分裂数大于4的线路推荐用激发函数法计算[3-4]。

1.2 经验法

20世纪五六十年代，许多国家开展了超高压输电线路无线电干扰的测量工作，并在大量实验数据的基础上得到了各自的经验公式[5]。这些经验公式一般以某种型号导线为基准，结合理论分析，根据测量数据拟合得到，主要考虑导线表面最大场强、子导线直径、导线到测量点的距离等因素，有的还考虑了海拔、导线排列方式和电压等级的影响。从笔者掌握的资料来看，这些实测线路的相导线不超过4分裂。

不同经验公式的计算结果有很大差别。文献[6]收集了各国数据，本文从中选取不同电压等级的10条线路数据，列在表1中。图1反映了各种公式间计算值与实测值的绝对差值与相对差值。

从表1来看，好天气下，德国400kV-FG公式的计算值比其它公式大一些；中国国标公式与意大利ENEL公式比较接近；许多情况下，日本Shiobara

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表1 不同经验公式的计算值比较

Tab. 1 Comparison of calculation results from different radio interference empirical predicting formulae

测量值/dB 德国400kV-FG 公式 日本Shiobara 公式加拿大Ontario Hydro 公式意大利ENEL 公式 Westinghouse 公式 国标公式 编号

好天 坏天 好天 坏天 好天 坏天 好天 坏天 好天 坏天 好天 坏天 好天 1 — — 40 57 36 63 33 64 40 58 36 60 40.0 2 35 — 28 45 21 46 21 53 27 — 28 52 27.1 3 25 50 37 54 29 54 30 61 33 51 32 56 35.3 4 48 — 47 64 42 68 40 70 48 — 39 63 44.5 5 50 74 50 67 45 71 45 75 50 68 43 67 49.3 6 40 — 41 58 35 59 34 65 38 — 36 60 38.7 7 36 53 37 54 31 57 24 56 33 51 32 56 32.5 8 44 78 53 70 47 69 48 78 49 67 47 71 51.2 9 34 — 45 62 38 62 38 67 41 — 41 65 40.3 10 62 86 66 83 62 76 58 84 62 80 63 87 61.7

注：“—”表示无测量数据或该公式不适用。

无线电干扰值/d B 400 kV-FG 公式；Shiobara 公式；

Ontario Hydro 公式；

ENEL 公式；Westinghouse 公式；

中国国标公式编号

无线电干扰值/d B

编号

测量值；

400 kV-FG 公式；Shiobara 公式；Ontario Hydro 公式；ENEL 公式；Westinghouse 公式

(a) 好天气下各经验公式与实测值比较 (b) 坏天气下各经验公式与实测值比较

−−−相对误差/%

400 kV-FG 公式；Shiobara 公式；Ontario Hydro 公式；

ENEL 公式；Westinghouse 公式

编号

Ontario Hydro 公式；

Westinghouse 公式

−−−−5相对误差/%

公式；Shiobara 公式；编号

ENEL 公式；

(c) 好天气下各经验公式与实测值的相对误差 (d) 坏天气下各经验公式与实测值的相对误差

图1 经验公式与实测值的比较

Fig. 1 Comparison of empirical predicting results and measured results

公式与加拿大Ontario Hydro 公式接近。无论晴天或者雨天，不同经验公式的无线电干扰计算结果有10%差别是可能的，经验公式计算值与实测值相差10%是正常的。不同经验公式对坏天气(雨天)的计算值分散性要小，这与电晕电流的分散性规律一致。 1.3 激发函数法

激发函数法计算输电线路无线电干扰需要考虑电晕电流产生、电晕电流在输电线上传播和电晕电流对外产生辐射干扰3个过程。线路的无线电干扰是各相导线产生的无线电干扰的叠加。

导线发生电晕，会在自身及其它导线上感应出电流，电晕可等效为注入导线的无数电流源。三相输电线的电晕电流微元可用激发函数求得[7-8]：

1112131

2122

232

033132330

0002π2π0

i i i i i i i i i ΓΓεεΓ⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥==

=⎢⎥⎢⎥⎣⎦

⎣⎦C

C I Γ

(1)

式中：I 为电晕在各相导线中产生的电流密度矩阵，

其非对角元素反映了相导线间的耦合；C 为输电线电

容矩阵；

Γ为激发函数矩阵；0ε为空气的介电常数。 一根导线上电晕电流微元的传播可用图2的分布式电路来等效[9]，图中U 、I 、Z 、Y 分别表示电压、电流微元、单位长导线的阻抗、单位长导线的导纳。对图2所示分布式电路有

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d d I

YZI x = (2) 三相输电线路中，计算一相导线电晕引起的无线电干扰时，需将式(2)中的Z 、Y 换成相应的矩阵