查顯光，楊景剛，張子陽，鄔雄，張廣州

（1.江蘇省電力試驗研究院有限公司，江蘇南京211103；2.國網(wǎng)電力科學(xué)研究院，湖北武漢430074）

與超高壓輸電線路相比，1000kV特高壓遠距離輸電線路具有電壓高、導(dǎo)線大（截面大、多分裂）、鐵塔高、線路走廊寬、輸送容量大等特點，相比之下線路的可聽噪聲問題也更為嚴重，尤其是壞天氣下的可聽噪聲水平，輸電線路的可聽噪聲問題已經(jīng)成為決定輸電線路結(jié)構(gòu)、影響其環(huán)境友好型的關(guān)鍵問題之一。

1 輸電線路可聽噪聲產(chǎn)生機理

按不同頻率分量所表現(xiàn)出的特征，交流輸電線路的可聽噪聲可以分為兩部分[1]：寬頻帶噪聲和頻率為工頻倍數(shù)的純音。寬頻帶噪聲(無規(guī)噪聲)是由導(dǎo)線表面正極性流注放電產(chǎn)生的雜亂無章的脈沖所引起。寬頻帶噪聲屬于中高頻噪聲，頻率范圍通常集中在400 Hz～10 kHz[2]。這種放電產(chǎn)生的突發(fā)脈沖具有一定的隨機性，聽起來像破碎聲、“吱吱”聲或“咝咝”聲，與一般環(huán)境噪聲有著明顯區(qū)別。無規(guī)噪聲疊加的方法是其功率密度線性相加，聲壓級等于每個個別噪聲聲壓級的平方和的平方根。房屋對無規(guī)噪聲有較好的屏蔽效能，通常認為無規(guī)噪聲每30 m的衰減值在1 dB(A)左右[3]。

所謂交流聲(純聲)，是由于電壓周期性變化，使導(dǎo)線附近帶電離子往返運動產(chǎn)生的"嗡嗡"聲。對于交流輸電線路，隨著電壓正負半波的交變，導(dǎo)線先后表現(xiàn)為正電暈極和負電暈極，由電暈在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生的正離子和負離子被導(dǎo)線以2倍工頻排斥和吸引，在每半周內(nèi)使空氣壓力變換方向2次。因此，這種噪聲的頻率是工頻的倍數(shù)，對應(yīng)100 Hz的分量最為明顯，對應(yīng)不同的導(dǎo)線相數(shù)和導(dǎo)線特性，100 Hz分量值會比200 Hz值大5～20 dB。

交流聲(純聲)疊加的方法則與它們的相位有關(guān)。如果2個交流聲同相，則聲壓級相加；如果它們反相，則合成聲級為兩者之差。純聲隨距離的增加衰減甚微，可以傳播較遠，且房屋對純聲的屏蔽效果較差。因此，距離輸電線路較遠的地區(qū)，主要考慮純聲對居民可能造成的影響[4]。

2 特高壓交流試驗線段可聽噪聲測試

2.1 可聽噪聲測試方案

交流特高壓試驗線段的電磁環(huán)境測試研究是國網(wǎng)特高壓交流試驗基地的主要任務(wù)之一。試驗線段的測試路徑中的地形條件較為復(fù)雜，基本呈梯田狀分布：自第二基桿塔附近起，檔距中央地表高程依次降低。根據(jù)目前的地形條件，選取了2條滿足測試條件的測試路徑（如圖1所示）。各測量路徑的相關(guān)參數(shù)如表1所示。

表1 測量路徑相關(guān)參數(shù)

測試儀器和測試方法均滿足電力行業(yè)標準DL 501—1992《架空送電線路可聽噪聲測量方法》的相關(guān)要求。對試驗線段的A計權(quán)可聽噪聲水平及試驗線段的橫向衰減特性進行了測量。測試時間段一般選擇在上午10～12時，下午15～17時和晚上22～24時之間進行。

2.2 單回試驗線段可聽噪聲水平

2.2.1 單回試驗線段背景噪聲水平

選取了測量路徑1的遠端(遠離線路的一側(cè))、路徑2的始端作為線路背景噪聲的測點。對試驗線段未帶電時的背景噪聲進行了多次測量，測量結(jié)果偏差很小，背景噪聲水平基本維持在34 dB左右。

以下為某次實測結(jié)果。其中白天天氣情況為多云，有風(fēng)，溫度為12～16℃，相對濕度為54%～62%；夜間天氣情況為陰天，微風(fēng)，溫度為8～11℃，相對濕度為88%～95%。

（1）白天背景噪聲水平。選擇測量路徑2，線路北側(cè)，距離線路北邊相15 m處的測點為測點1和測量路徑1的始端作為測點2。圖2和圖3分別為該測點在2 min時間內(nèi)的背景噪聲水平和背景噪聲典型頻譜分布圖。

（2）夜間背景噪聲水平。圖4和圖5分別為該測點在2 min時間內(nèi)的背景噪聲水平和背景噪聲典型頻譜分布圖。

同一測點，白天的背景噪聲A計權(quán)平均值33 dB左右，晚上的背景噪聲A計權(quán)平均值35.5 dB左右。兩者頻譜分布均以100 Hz以下頻段占優(yōu)，夜間背景噪聲中高頻段頻譜分布較白天豐富，主要原因是受到夜間蟲鳴等其他噪聲的影響。

2.3 好天氣條件下的可聽噪聲水平

交流特高壓試驗基地單回試驗線段在好天氣條件下的可聽噪聲水平很低，在靠近基地側(cè)的3號桿塔處有較為穩(wěn)定的電暈放電，可聽到微弱的電暈放電聲。表2，3所示為好天氣條件下單回試驗線段的多次測量結(jié)果的平均值，測量時電壓水平為1100kV，測試點分別選在中相下、邊相下以及距邊相導(dǎo)線對地投影外20 m處。

表2 好天氣條件下晝間測試結(jié)果

表3 好天氣條件下夜間測試結(jié)果

從測試結(jié)果來看，單回試驗線段好天氣條件下的可聽噪聲水平較低，和背景環(huán)境噪聲基本持平。邊相導(dǎo)線對地投影20 m外的可聽噪聲水平維持在35 dB(A)左右。

2.4 雨天條件下的可聽噪聲水平

交流輸電線路雨天條件下的可聽噪聲水平是評價線路噪聲對周圍環(huán)境影響的主要因素。

選擇測量路徑2，距離線路北邊相60 m處的測點為背景噪聲測點。天氣情況為中雨(3.8mm/h)，無風(fēng)，溫度為18℃，相對濕度為95%。運行電壓水平為1100kV。圖6、圖7分別為該測點在2 min時間內(nèi)的背景噪聲水平和背景噪聲典型頻譜分布圖。

此時的背景噪聲水平維持在49.8 dB(A)左右。和晴天條件下的背景噪聲頻譜相比，雨天條件下的背景噪聲頻譜中高頻段的聲級值水平明顯高于晴天水平。雨天試驗線段可聽噪聲測量結(jié)果見表4。雨天的可聽噪聲頻譜見圖8。

表4 雨天試驗線段可聽噪聲測量結(jié)果

雨天時，試驗線段附近能夠聽到明顯交流嗡嗡聲，從圖8可以明顯的看出100 Hz及200 Hz純聲分量，且各頻段的聲級值都較高，電暈噪聲較晴天天氣明顯增大。從已經(jīng)獲得的測試數(shù)據(jù)來看，雨天條件下的可聽噪聲水平和降雨率的大小有一定的關(guān)系。其中在毛毛雨條件下，線路可聽噪聲給人的感覺最為明顯，背景噪聲和線路實測可聽噪聲值也相差最大，差值在15 dB左右。測量結(jié)果顯示，雨天的電暈噪聲比好天氣條件下大15～18 dB。

3 結(jié)束語

交流輸電線路的可聽噪聲與環(huán)境噪聲有著明顯區(qū)別：線路可聽噪聲在各個頻段的聲級值均高于環(huán)境噪聲，尤其在低頻段。環(huán)境噪聲在1 kHz后隨著頻率增高明顯衰減。輸電線路電暈產(chǎn)生的噪聲則不同，頻率很高(大于8 kHz)時才開始衰減。這樣，在環(huán)境噪聲較低的場合，電暈產(chǎn)生的高頻噪聲很容易分辨。正是這一特性，輸電線路電暈產(chǎn)生的可聽噪聲才給人在聽覺上一種異常感。與同一聲壓級下的交通噪聲相比，可聽噪聲更令人討厭。而且，在比普通公共噪聲低10 dB左右時，與睡眠者獲得的喚醒概率相同[5]。此外，由于輸電線路大多都是常年全天候運行，因此輸電線路可聽噪聲具有持續(xù)時間長的特點。

我國特高壓交流輸電線路可聽噪聲推薦限值為距邊相導(dǎo)線對地投影20 m處的聲級值不超過55 dB。測量路徑1和測量路徑2上距邊相對地投影20 m處的可聽噪聲值分別為；52.4 dB和52.7 dB，均小于55 dB的限值，控制在與500kV交流輸電線路一致的水平。

[1] SHWEHDI M H，F(xiàn)ARAG A S.Enviromental Effect on High Voltage AC Transmission Lines Audible Noise[C].IEEE transactions on PAS.

[2] KAZUO T.Hum Noise Performance of 6，8，10 Conductor Bundles for 1000kV Transmission Lines at the Akagi Test Site：A Comparative Study with Cage Data[J].IEEE Transactions on Power Delivery，1991，6（4）.

[3] CHARTIERV L，STEARNS R D.Formulas for Predicting Audible Noise from Overhead High Voltage AC and DC Lines[J].IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems，1981，100（1）.

[4] 安德生.電力工業(yè)部武漢高壓研究所譯.345kV及以上超高壓輸電線路設(shè)計手冊[M].北京：電力工業(yè)出版社出版，1981.

[5] CIGRE Working Group 38.04，Ultra High Voltage Technology，CIGRE，1994 Session[R].