输电线路对无线电干扰及其防护措施Word格式文档下载.docx
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波段及频段名称
频率范围
波长范围
长波LW
特低频VLF
10-30KHZ
30000-10000M
低频LF
30-300KHZ
10000-1000M
中波MW
中频MF
300-3000KHZ
1000-100M
短波SW
高频HF
3-30MHZ
100-10M
超短波USW
特高频VHF
30-300MHZ
10-1M
超高频UHF
300-3000MHZ
100-10cm
微波MW
极高频SHF
3000-30000MHZ
10-1cm
甚高频EHF
30000MHZ以上
1.0cm以下
2.2.无线电波的传播
2.2.1中波传播的特点
在白天以地波传播，在夜间则以地波及天波传播，这是因为白天电波穿过电离层D层和E层时，有很大的衰减，能量几乎全部被吸收，反射不到地面上来，所以只能靠地波传播；
在夜间由于D层消失，E层的密度变小，吸收电磁波的能力减小，所以天波能够反射回地面来，能同时用地波和天波传播，它的传播特性通常可按距离的远近分为三个区域：
第一区域离发射台较近，地波场强远大于天波场强，接收的电波以地波为主且很稳定，称为主要服务区。
第二区域在稍远的地区，接收的电波由同时存在的天波和地波组成。
由于电离层的电子密度和高度时刻在变化，天波传播的行程也随时在变化。
在接收点，若天波和地波同相位则合成的场强增加，反相位时则合成的场强衰减，出现衰落现象，所以这个区称为衰落区。
第三区域在离发射台很远的地区，这个地区仅能收到从天波传来的信号。
该区称为次要服务区。
对于主要服务区来说接收的电波以地波为主，因此中波广播到达收信点的场强可按下式计算：
式中：
E——接收点的场强（Vm）
Pr——发射天线幅射的功率（W）
Z10——电波传播的波阻抗等于377（Ω）
D——天线的方向系数，此处为1.5
d——接收点与发射天线之间的距离（m）
当接收信号用分贝表示时：
为了验证理论计算是否符合实际，现将我院在工程中实测值与理论计算值比较如下：
电台名称
发射频率
（kHz）
发射功率
（kW）
距离
（km）
计算值
（dB）
实测值
天气
测量仪器的型号
电台A
774
150
190
85.73
85.7
晴天
RR-2型干扰场强仪
电台B
1190
180
86.2
88.5
电台C
639
10
0.12
137.9
123
R-484-C型干扰场强仪
1
119.5
108
从上表可见计算与实测值是十分接近的。
2.2.2短波传播的特点
短波波段的频率在3兆赫至30兆赫范围以内，它能以地波和天波的方式传播，用地波传播时，由于频率较高，地面对它的吸收量很大，传播距离一般不超过几十千米。
用天波传播时，由于该波段频率较高，在电离层中损失较小，因此可以利用电离层对天波的一次或多次反射进行远距离无线电通信和广播。
在多数情况下，短波无线电用于点对点的通信或对扇形地带的广播，这就要求它有强的方向性，所以短波广播天线都采用定向天线。
在短波电台周围形成环状的可收听区、静区以及再次可收听区。
由于短波主要靠天波传播，随机的因素很多，衰落较大，通信常常不够稳定。
对短波的接收主要靠用高增益天线，根据不同的时间应用不同的最佳应用频率，这些频率通常都是由主管部门予先测好，印成图表发给有关电台使用。
另外还可以用分集接收来克服衰落现象。
2.2.3超短波（包括电视波）的传播
超短波的传播属于空间波的传播并有如下特点：
①类似光波是直进式的视距传播
②电波在传播途中碰着障碍物有绕射作用，由于绕射而引起的损失称为绕射损失。
③折射作用，因为大气层离地面越高，密度越小，电波进行的速度愈大，使电波在前进的路径上稍向下弯曲，结果实际有效传播距离往往大于视距。
④在开阔的地面或水面有反射现象，因而有直射波与反射波的干涉。
2.2.4调频广播
调频广播因所占的频带较宽，所以只能在超短波频段上传播，调频广播的载频信号的频率随调制信号而改变，振幅保持不变，在接收端由接收机的限幅器将由干扰所引起的振幅变化削平。
因此抗干扰能力较强。
另外在超高频段的噪声电平主要决定于机器内部的噪声电平，因此在一般的情况下可不考虑对调频的干扰影响。
2.3无线电接收的复盖场强
2.3.1国际电信联盟ITU推荐的最小可用场强
类别
北温带
热带
南温带
中波（0.525～1.705MHz）地波服务
63dB
73dB
66dB
乡村地区
71dB
81dB
74dB
城市地区
77dB
87dB
80dB
小功率频道
88dB
长波（0.1485～0.2835MHz）
2.3.2对于VH波段，国际无线电咨询委员会（CCIR）推荐的最小信号电平
电视波段Ⅰ47MHz～88MHz
48dB（μV/m）
调频波段Ⅱ87MHz～108MHz
48dB（μV/m）单声道
54dB（μV/m）立体声
电视波段Ⅲ174MHz～230MHz
55dB（μV/m）
2.3.3我国广播节目收听必须场强
地区分类
工作频段（波长）
大城市
小城市
农村
0.15MHz（2000m）～0.3MHz1000m）
55dB
0.546MHz（550m）～1.5MHz（200m）
60dB
48dB
30MHz（10m）～50MHz（6m）
54dB
46dB
34dB
此外，对VHF以上频段我国还规定了服务标准。
2.3.4我国电视广播边界服务场强标准
工作制式
一般情况
调频广播收听
调频广播收转
40dB
黑白电视收看
70dB
米波段54dB
分米波段64dB
黑白电视收转
彩色电视
在黑白电视基础上提高3dB
2.4信噪比与接收质量
以信噪比来限制送电线路的无线电干扰，国际上还没正式提出建议。
国际电信联盟ITU提出的限制其他干扰的信噪比为30dB，北美地区广播公司NABRA为26dB。
实际上送电线路带来的干扰较同频可懂噪声的讨厌程度要低一些，下面列出一些地方组织和国家规定的信噪比，及收听质量的等级。
允许的信噪比（dB）
国家及地区组织
调幅广播
电视
CCIR
30
40
NARBA
26
英国
35
CISPR出版的（1984年2月）“电力线和高压设备的无线干扰”附录H中列出一些国家和组织规定的信噪比及质量等级标准，其中信号电平用平均值，干扰电平用准峰值，现摘录部分列出。
加拿大民间标准
接收级别
信噪比
接收质量
A1
39
对古典音乐完全满意
A2
31
对一般收听满意
B
背景噪音不引人注目
C
21
背景噪音明显
D
15
背景噪音很明显
E
9
难于听清
美国电气电子学会IEEE无线电噪音设计导则
A5
完全满意
B4
很好，背景噪音不引人注目
C3
相当满意，背景噪音较明显
D2
背景噪音很明显，但谈话易听清
E1
4
只有在注意力集中时谈话才能听清
美国帮维尔电力局Gehrig工程的标准
背景噪音测不到
背景噪音可测到
16
难于理解
国际大电网会议CIGRE
5
干扰声听不见
24
干扰觉得出来
3
18
干扰听得见，但谈话清晰
2
12
不能收听音乐，谈话能理解
6
只有注意力很集中才能听清谈话
谈话听不清，噪音完全淹没谈话
产生电磁干扰的原因，是带电粒子的运动或电荷的中和过程。
RI的传播，一般有两种途径。
一种是对称途径。
RI电流从干扰源流经一根导线，通过负荷及导线间的分布电容，再流经另一根导线返回干扰源；
在导线之间的RI电压，称为对称干扰电压，即RIV；
另一种是不对称干扰途径。
RI电流同时沿几根导线传出。
经地面，作用在每一根导线与地之间的RI电压，称为不对称干扰电压，在多数情况下，接收天线从导线上耦合到的干扰，都是由于干扰电压不对称分界作用的结果，（不对称分界在干扰导线和大地之间形成的电场，作用在收信天线上）。
因此，为了消除RI的作用，必须首先抑制不对称的RI。
送电线路的RI，属于不对称分界在导线和大地间形成的干扰电磁场，主要来自：
导线电晕放电；
因绝缘子表面污秽而产生的泄漏电流；
有缺陷绝缘子的间隙击穿火花；
连接金具、线夹的电晕及火花放电；
间隔棒、导线接续管、补修管、防振措施、甚至均压、屏蔽环的电晕及火花；
绝缘避雷线间隙及其小绝缘子的感应电压放电；
变电所的各种干扰源通过母线传入线路上。
因此，所谓送电线路的无线电干扰（RI），虽然主要取决于导线的电晕放电，但是实际上是上述各种干扰的总合。
送电线路RI在空间的传播，基本上可分为三个区域。
（1）近区。
P点距线路的垂直距离为DP，当DP≤
（λ波长，m）称为近区。
在这一区域内，RI主要是静电感应分量。
（2）远区。
当DP≥
时，称为远区。
远区主要是辐射区，电场E和磁场H值与间距DP成反比；
当RI电流不变，E、H与波长λ成反比，即波长越短，电磁强度越大；
垂直于导线方向的辐射最强，平行于导线方向的辐射值接近于0。
（3）中间区。
近区与远区之间，称为中间区。
在这个区域内，不论RI的感应分量或电磁分量，均不能忽略。
理论证明：
当DP≈
处，两分量的绝对值相等。
送电线路的RI，是由均匀干扰（周期性干扰）、不均匀干扰（无规律性的干扰）、脉冲干扰所构成。
其干扰频谱相当宽（0.1MHz～1000GHz），理论上对任何频率的无线电接收设备均产生干扰。
然而，实际上，主要是对调幅广播、通信（550kHz～12MHz）和电视产生干扰。
5MHz以上频率的RI，实际上幅值已经很小了。
送电线路对无线电通信的干扰程度，取决于送电线路与收信设备之间的距离，接收天线的方位、接收设备的性能、制式、送电线路的各种参数，以及天气条件等有关。
送电线路的RI，在不利条件下会使得收到的信号、声音、图像完全不清楚，在有利条件下又使收到的信号以及声像的收听、收看毫无影响。
送电线路的RI，在工程设计中又分交流与直流RI，其机理大同小异。
直线RI主要是发生在正极性上。
3.1送电线路RI的特性
研究送电线路RI特性的目的，在于弄清各种线路结构、导线型式、对地距离、地形、地物、气候变化等等情况下RI的变化规律，以便预估或弄清各种状态下RI对环境的危害程度，合理的设计送电线路。
3.1.1RI的晴天特性
晴天的RI值，是送电线路的标准值，也是其它情况下RI计算的基础。
所谓晴天特性，是指晴天与阴天RI总实测数据的统计值。
导线表面电位梯度（有效值）的变化，仅影响RI的绝对值（每kV/cm约变化4dB），一般不影响其特性。
晴天RI特性，主要取决于空气相对湿度，而相对湿度在各季节的晴天中是不相同的。
因而使RI变化；
导线表面状态，取决于导线制造工艺、老化程度，同时也随季节变化，如夏季因下雨冲洗而使导线表面的灰尘较少，导线起晕机遇较少；
冬天导线表面的积灰较多，因而易于造成电晕放电；
风的影响（风吹导线摇摆、风吹绝缘子串、金具摇摆晃动），使产生火花的机会增多；
空气密度、海拔高程均对晴天RI有影响。
晴天的夜间，RI随露、霜而变化，随系统电压波动而变化。
从试验中得知，夜间变化均比日间的变化小。
总而言之，RI的晴天特性，是晴天昼夜、阴天昼夜等因素共同组成，其RI值的分散性，通常在±
3dB以下。
送电线路晴天RI的取值，采用晴、阴天全部测值的80%～90%重复概率为基准值。
3.1.2RI的雨天特性
送电线路RI的雨天特性，受导线表面电位梯度、降雨量及地区范围的雷电活动等影响。
我国幅员辽阔，各地气候条件悬殊，因而显示出复杂关系。
从各地的RI测量结果看，降雨对RI的影响如下。
（1）雨强度与RI的关系：
随下雨强度的增加，RI也增加；
小雨时，RI似乎按直线增加，且较分散；
降雨量超过5mm/h时，RI呈饱和状曲线增加；
雨量超过7mm/h以后，RI虽有增加趋势，但增量极微。
小雨时RI分散的原因，主要是由于风的强弱不同；
空气中的尘埃量不同；
导线表面老化层的程度不同。
东北地区雨天RI的增加量实测最大为10.5dB，90%为7±
2.1dB；
西南电力设计院测试的西南地区雨天RI的增加量实测为10dB，80%时间，80%可靠度为7dB。
（2）导线表面电位梯度与雨天RI的关系，降雨量在1～6mm/h范围内，RI与导线表面电位梯度的关系，大体按线性增加，即导线表面电位梯度有效值每增加1kV/cm，RI大体增加3.2dB；
降雨量在6～12mm/h范围内，导线表面电位梯度有效值每增加1kV/cm，RI大体增加3.0dB；
降雨量在12～24mm/h范围内，导线表面电位梯度有效值每增加1kV/cm，RI大体增加2.8dB。
导线表面电位梯度越高，雨天RI相对增加量越少。
3.1.3RI的老化特性
线路RI的老化特性，主要取决于导线表面氧化、碳化的程度；
其次取决于绝缘子、金具、防振元件及间隔棒等的老化。
由于新导线表面有毛刺，以及架线过程中导线与金具的损伤，因而在运行初期，导线易于起晕，RI值普遍偏高。
根据实测，运行半年以后的220kV及500kV线路可降低1～5dB。
半年以后老化较慢；
运行一年以后，老化过程基本完成。
设计时RI的预估值，是指运行半年后的老化值。
线路刚刚投运时，在实测RI值上应减去1～5dB才是线路的容许RI值。
3.1.4RI的雾、霜、雪天特性
雾、霜与雪虽然不同，但在导线上产生的RI大体相同。
雾、霜、雪降量的增加，RI也随之增加，增加范围均在0～7dB。
RI值比雨天更加分散，在大雾下接近小雨时的RI电平。
3.2RI的测量方法与要求
送电线路及变电所RI的测量方法，详见《高压架空输电线变电站无线电干扰测量方法》GB7349-87。
3.2.1GB7349-87国标的适用范围为，电压等级在500kV及以下的交流送电线路与变电所，测量频率为0.15～30MHz，测量仪器必需符合GB6113-85《电磁干扰测量仪》的规范，使用准峰检波器，干扰场强有效值的单位为μV/m，用dB表示1μV/m为0dB。
使用鞭天线或具有电屏蔽的环天线。
使用记录仪器，必须保证不影响干扰仪的性能及测量精度。
3.2.2测量要求。
每次测量前，按仪器使用要求，对仪器进行校准；
测量人员与天线的相对位置，应不影响测量读数，其它人员和设备，应远离试验场地；
环天线底座高度不超过地面2m，测量时应绕其轴旋转到获得最大读数的位置，并记录其方位；
鞭天线的架设应按制造厂家规定；
参考测量频率为0.5MHz，建议在0.5MHz±
10%范围内测量，但也可用1MHz。
由于线路可能出现驻波，变电所测单一频率没有代表性，所以应在干扰频带内对多个频率进行测量，并画出相应曲线；
测量可在下列频率或其附近进行；
0.15、0.25、0.5、1.0、1.5、3.0、6.0、10、15、30MHz等。
3.2.3测量位置。
测量地点选在地势较平坦，远离高大建筑物和树木，没有其它电线、通信线或广播线的地方，电磁环境（背景）电平至少比来自被测对象的RI低6dB。
送电线路：
测点应在档距中央附近，且距线路终端10km以上，若受条件限制，应不少于2km，测点应远离线路换位、交叉、转角等点，但在对干扰实例进行调查时，不受此限。
测点距离，应设在距边相导线投影的20m处。
变电所：
测点应选在最高电压等级的配电装置外侧，避开进出线，不少于三点。
测量距离有二，之一是距最近带电构投影20m处，之二是围墙外20m处。
3.2.4测值。
在特定条件下，测量有稳定读数；
若测量值是波动的，使用记录器记录或每半分钟读一个数，取其10分钟平均值。
对使用不同天线的，应分别记录与处理。
每次测量数据，应由沿线近似等分布的三个地点测量值组成；
每次测量由各测点测得数据做频谱曲线。
3.2.5测量次数。
测量次数n不得少于15次，最好20次以上。
3.2.6统计评价。
线路及变电所RI均按正态分布，先算出各次测得结果RI的平均值
及标准差Sn，进而算出干扰电平N（N=
+kSn。
其中k——取决于测量次数n的常数，可以用满足80%/80%规则来确定，具体数值为n=15，k=1.17；
n=20，k=1.12；
n=25，k=1.09；
n=30，k=1.07；
n=35，k=1.06）。
送电线路的RI，随机因素很多，虽然可推导分析出RI的理论预估方法，但是实际情况往往相差较远。
因而RI的预估，主要是下述三种方法。
其一为半理论分析法，目前各国使用得较少；
其二为比较法，即从已知的线路RI，通过线路参数比较，预估出新线路的RI；
其三为特高压设计法，在试验笼内的导线，从大雨状态下求得激发函数，用以预估新线路的RI。
各国广泛采用的是比较法。
这种方法不但简单易行，而且对于随机因素很多的送电线路，是方便准确的。
在比较法中，参与比较的因素有：
导线表面最大电位梯度，单根导线的直径，干扰频率，导线对地面的平均高，海拔高，运行老化时间，天气、空气密度，空气温度，相对湿度，分裂导线的根数及其布置，大地导电率，运行电压，线路器材的制造水平，线路施工水平等等，当然每个公式不一定包括上述全部因素。
4.1交流线路RI电平
4.1.1我国的运行线路上，对各种天气状况下测得大量RI值，将数据进行整理、分析、统计后，通过比较得到RI预估经验公式，现介绍如下。
所谓RI预估值，是指在标准条件下，即晴天、1MHz、按CISPR仪表参数、对距边线横向水平距离为20m处的RI预估值。
以下如不加特殊说明，均指这种情况下的RI。
我国的预估公式为：
N20=41+4（E-15.3）±
2.85
+40lg
式中N20——距边导线横向水平距离20m处、距地面高0.5m、干扰频率为1MHz、晴天、按CISPR规定的仪器参数、鞭天线（以下均称标准条件），送电线路的RI预估值，dB；
41——运行线路长期实测RI值的95%概率值，其标偏为2.85dB，（在80%
的时间80%的重复概率为39），以下称这一项的RI值为基准值，dB；
4——导线表面电位梯度有效值每增加1kV/cm时，使RI所增加的dB
数陡度；
E——预估电力线的边导线表面最大电位梯度有效值，kV/cm；
15.3——测量RI数据的运行线路（简称基准线路）之导线表面最大电
位梯度有效值，kV/cm；
d——预估线路单根导线的直径，cm；
2.72——基准线路的导线直径，cm；
k——与相导线相关的系数，取5～10；
n——相导线的分裂根数。
公式被用于110～500kV线路上，其预估RI值与实测RI值相当吻合，其值的分散性，均在标偏范围内。
CISPR要求采用80%的重复概率，80%时间内的RI基准值，但是考虑到我国的南方、北方、沿海、内地等实际情况，故公式采用了95%的概率基准值。
4.1.2非标准条件下交流线路的附加RI电平
（1）距线路边线横向水平距离D处的RI电平
ND=N20+△ND
上三式中ND——距线路边线横向水平距离D处晴天，1MHz的RI电平，dB；
N20——标准条件下的预估值，dB；
△ND——RI的附加衰减值，dB；
h——边导线对地平均高（
导线最低点距地面高），m；
f——导线的弧垂，m；
k1——距离衰减系数，20<
D<
100m，k1取2，见下表；
D——距边线的水平距离，20<
100，m。
△ND>
100——横向距离D大于或等于100m时，RI的附加衰减值，dB；
k1——小于100m的距离衰减系数，见下表；
k2——大于或等于100m的距离衰减系数，见下表；
D>
100——距边线横向大于或等于100m的水平距离，m。
送电线路RI横向衰减系数
资料
频率范围（MHz）
衰减
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