李 慧

（江蘇輻環(huán)環(huán)境科技有限公司，江蘇 南京 210019）

隨著社會(huì)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，人們對輸電線路電磁環(huán)境問題越來越重視。特高壓輸電線路面臨著嚴(yán)重的電磁環(huán)境問題，特別是可聽噪聲問題異常突出。當(dāng)前國內(nèi)外對特高壓輸電線路電暈產(chǎn)生的可聽噪聲研究主要停留在利用大量的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，總結(jié)在各種影響因素下的經(jīng)驗(yàn)公式。其中，公認(rèn)具有較好代表性和準(zhǔn)確性的為美國邦納維爾電力局（BPA）推薦的公式，利用該公式進(jìn)行預(yù)測，預(yù)測值與實(shí)測值的誤差大多數(shù)僅1 dB（A）左右。本文主要在分析特高壓輸電線路可聽噪聲影響因素的基礎(chǔ)上，從線路結(jié)構(gòu)出發(fā)探討特高壓輸電線路可聽噪聲的分布情況。

1 可聽噪聲的影響因素

交流輸電線路電暈產(chǎn)生的可聽噪聲包含有2個(gè)特征分量：一是指正極性流注放電所產(chǎn)生的寬頻帶噪聲，這是交流噪聲的主要成分：二是由于電壓周期變化，使輸電線路上的帶電離子來回往返的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生純音，發(fā)出的頻率是指工頻的倍頻[1-2]。

交流輸電線路可聽噪聲影響因素主要可分為2類，第1類是線路結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)和施工等自身方面的影響，第2類是大氣及環(huán)境等外部條件的影響[2]。第1類因素的影響主要表現(xiàn)為導(dǎo)線參數(shù)、排列方式等，這類影響可以通過設(shè)計(jì)進(jìn)行控制，并且當(dāng)線路建成并運(yùn)行一段時(shí)間以后，可聽噪聲基本上可以保持穩(wěn)定。第2類的影響因素主要包括大地導(dǎo)電率、氣壓、相對濕度、紫外線輻射強(qiáng)度、風(fēng)速、雨和霧等，影響可聽噪聲的變化范圍比較大。

通過對可聽噪聲的研究，從建設(shè)和運(yùn)行成本以及環(huán)境保護(hù)等多方面考慮，目前工程中較為可行的降噪措施是增加分裂導(dǎo)線的直徑和分裂數(shù)，改變分裂導(dǎo)線的間距。

2 特高壓交流輸電線路基本參數(shù)

特高壓交流線路額定電壓為1 000 kV，預(yù)測電壓為額定電壓的1.05倍，即1 050 kV。特高壓線路的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)考慮了線路的輸送容量、機(jī)械特性及電暈放電產(chǎn)生的環(huán)境影響，其中最重要的是可聽噪聲[3-4]。參考GB/T 1179—2017《圓線同心絞架空導(dǎo)線》，按照現(xiàn)有導(dǎo)線生產(chǎn)的情況，選擇3種典型截面JL/GIA-500/45、JL/GIA-630/45、JL/GIA-800/55鋼芯鋁絞線導(dǎo)線進(jìn)行比較，具體見表1。

表1 導(dǎo)線參數(shù)

綜合目前國內(nèi)設(shè)計(jì)資料，1 000 kV輸電線路多采用8分裂導(dǎo)線，變化范圍6~10分裂。子導(dǎo)線正多邊形排列，分裂間距400 mm。因此本文主要討論JL/GIA-500/45，JL/GIA-630/45，JL/GIA-800/55三種型號(hào)的導(dǎo)線，分裂導(dǎo)線為正多邊形排列，分裂間距為0.4 m，分裂根數(shù)分別為6、8、10根。

預(yù)測塔型選用同塔雙回SZC27156型桿塔。根據(jù)GB 50665—2011《1 000 kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范》，1 000 kV同塔雙回（逆相序）線路經(jīng)過居民區(qū)、非居民區(qū)導(dǎo)線對地最低高度25 m、21 m；在最大計(jì)算弧垂情況下，導(dǎo)線與建筑物之間的最小垂直距離應(yīng)不小于15.5 m。預(yù)測導(dǎo)線對地高度按25 m、21 m、15.5 m進(jìn)行計(jì)算。有關(guān)預(yù)測參數(shù)見表2。

表2 預(yù)測計(jì)算參數(shù)

3 可聽噪聲計(jì)算

可聽噪聲采用美國BPA噪聲計(jì)算公式[5]。美國BPA公司根據(jù)各種不同電壓等級(jí)、分裂方式的實(shí)際試驗(yàn)線路長期實(shí)測數(shù)據(jù)，推導(dǎo)出導(dǎo)線雨天噪聲預(yù)測公式，該公式計(jì)算結(jié)果與其他實(shí)際輸電線路的實(shí)測結(jié)果進(jìn)行比較，證明該計(jì)算公式具有較好的代表性和準(zhǔn)確性。美國BPA推薦的高壓輸電線路可聽噪聲的預(yù)測公式如下：

式中：SLA為A計(jì)權(quán)聲級(jí)，dB（A），適用范圍10~25 kV/cm；Ri為測點(diǎn)至被測i相導(dǎo)線的距離，m；N為相數(shù)；PWLi為i相導(dǎo)線的聲功率級(jí)，dB，PWLi按式（2）計(jì)算：

式中：E為導(dǎo)線的表面電位梯度，kV/cm；deq為導(dǎo)線等效半徑，mm，按下式計(jì)算：

式中：n為導(dǎo)線分裂數(shù)；d為次導(dǎo)線直徑，mm。

按國網(wǎng)電科院對特高壓交流試驗(yàn)基地試驗(yàn)線段和特高壓交流試驗(yàn)示范工程的電磁環(huán)境長期實(shí)測值與計(jì)算值的對比分析結(jié)果，現(xiàn)行BPA公式計(jì)算得出的特高壓交流線路可聽噪聲計(jì)算值比實(shí)測值偏大，BPA公式計(jì)算值可按降低2 dB（A）修正[6]。

4 計(jì)算結(jié)果及分析

對于特高壓輸電線路可聽噪聲的環(huán)境影響，GB 3096—2008《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》給出了不同聲環(huán)境功能區(qū)的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)限值，可作為環(huán)境影響評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用。

4.1 不同導(dǎo)線截面影響分析

導(dǎo)線對地距離21 m時(shí)，JL/GIA-500/45型、JL/GIA-630/45型、JL/GIA-800/55型8分裂導(dǎo)線地面1.2 m處最大可聽噪聲為47.00、43.83、40.45 dB（A），最大值均出現(xiàn)在邊導(dǎo)線范圍內(nèi)距線路走廊中心13 m。從圖1可知，隨著導(dǎo)線截面的增加，可聽噪聲相應(yīng)降低，降低幅度約3~7 dB（A）。JL/GIA-630/45型、JL/GIA-800/55型8分裂導(dǎo)線可聽噪聲水平能滿足GB 3096—2008《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》1類區(qū)（晝間：55 dB（A），夜間：45 dB（A））執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)要求；JL/GIA-500/45型8分裂導(dǎo)線在邊導(dǎo)線外27 m范圍內(nèi)區(qū)域，可聽噪聲水平超標(biāo)，不能滿足GB 3096—2008《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》1類區(qū)夜間執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖1 不同導(dǎo)線截面可聽噪聲橫向分布

4.2 不同分裂根數(shù)影響分析

導(dǎo)線對地距離21 m時(shí)，JL/GIA-630/45型6分裂、8分裂、10分裂導(dǎo)線地面1.2 m處最大可聽噪聲為51.30、43.83、38.23 dB（A），最大值均出現(xiàn)在邊導(dǎo)線范圍內(nèi)距線路走廊中心13 m。從圖2可知，隨著分裂導(dǎo)線根數(shù)的增加，可聽噪聲明顯降低，降低幅度約5~13 dB（A）。JL/GIA-630/45型8分裂、10分裂導(dǎo)線可聽噪聲水平能滿足GB 3096—2008《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》1類區(qū)（晝間：55 dB（A），夜間：45 dB（A））執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)要求；JL/GIA-500/45型6分裂導(dǎo)線在線路走廊70 m區(qū)域內(nèi)可聽噪聲水平均超標(biāo)，不能滿足GB 3096—2008《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》1類區(qū)夜間執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)要求，但符合晝間執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 不同導(dǎo)線分裂根數(shù)可聽噪聲橫向分布

4.3 不同預(yù)測高度影響分析

JL/GIA-630/45型8分裂導(dǎo)線對地高度15.5、21、25 m時(shí)，地面1.2 m處最大可聽噪聲為46.13、43.83、42.82 dB（A），最大值分別出現(xiàn)在邊導(dǎo)線范圍內(nèi)距線路走廊中心17 m、13 m、6 m。從圖3可知，隨著導(dǎo)線對地高度的增加，可聽噪聲有所降低，降低幅度較小約1~3 dB（A）。JL/GIA-630/45型8分裂導(dǎo)線對地高度21 m、25 m時(shí)可聽噪聲水平能滿足GB 3096-2008《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》1類區(qū)（晝間：55 dB（A），夜間：45 dB（A））執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)要求；JL/GIA-630/45型8分裂導(dǎo)線對地高度15.5 m在邊導(dǎo)線外12 m范圍內(nèi)區(qū)域，可聽噪聲水平超標(biāo)，不能滿足GB 3096—2008《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》1類區(qū)夜間執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖3 不同導(dǎo)線對地高度可聽噪聲橫向分布

5 結(jié)論

（1）特高壓線路可聽噪聲最大值均出現(xiàn)在邊導(dǎo)線內(nèi)區(qū)域，且可聽噪聲隨著距線路走廊中心距離增加呈逐漸下降的趨勢。

（2）特高壓線路可選取合適的導(dǎo)線截面和分裂根數(shù)可滿足可聽噪聲的環(huán)境質(zhì)量要求，選用導(dǎo)線截面630及以上、導(dǎo)線分裂根數(shù)8分裂及以上符合國內(nèi)技術(shù)情況，且能滿足GB 3096—2008《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》1類區(qū)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)要求。

（3）相對于增加導(dǎo)線截面和提高桿塔架設(shè)高度，增加分裂導(dǎo)線根數(shù)，可更有效降低導(dǎo)線周圍可聽噪聲水平，在工程設(shè)計(jì)時(shí)可優(yōu)先考慮。