3.5. ПРОЕКТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ПО РАДИОПОМЕХАМ ОТ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
Используя кривые, соответствующие наиболее распространенным конструкциям линий и фаз, читатель может быстро определить общий уровень радиопомех данной линии при сильном дожде и мокрых проводах. Дополнительные кривые, учитывающие вариацию параметров линии, существенно расширяют возможности использования основных кривых, способствуя более точному определению характеристик радиопомех от линий, конструкции которых отличаются от принятых за базисные.
Для учета разницы в удельном сопротивлении земли, частот, на которых проводились измерения, и удаленности мест измерения также используются соответствующие кривые. Принимая в качестве исходного уровень радиопомех при сильном дожде, читатель может в дальнейшем построить кривую статистического распределения, опираясь на описанную в этой главе модель погоды.
Достаточно гибкая программа для ЭВМ, разработанная в Исследовательском центре УВН, учитывает все параметры, которые оказывают влияние на распространение токов и напряжений радиопомех. Она может быть использована для расчета напряженности поля радиопомех на любом расстоянии от одноцепной или двухцепной линии как при наличии, так и в отсутствие тросов.
Уровень радиопомех при сильном дожде для базисных линий. На начальных стадиях проектирования линии важно не точное значение радиопомех, а общее представление о том, находится ли этот уровень радиопомех в разумных пределах. Для проектанта важно быстро получить ответ, насколько небольшое уменьшение размеров провода, увеличение диаметра фазы или изменение высоты подвеса провода и т. д. может влиять на уровень радиопомех. В этих случаях, как и во многих других, удобнее обратиться к уже готовым кривым, которые дают возможность с приемлемой точностью определить уровень радиопомех любой линии, если ее конфигурация и размеры достаточно близки к базисным.
При составлении таких кривых в качестве базисных были приняты линии 362, 550, 800, 1200 и 1500 кВ. Для каждого из этих классов, кроме последнего, рассмотрены одноцепные и двухцепные линии, для напряжения 1500 кВ — только одноцепные. В качестве параметров,, характеризующих линии, были приняты средняя высота фаз и их расположение, средняя высота, расположение и размеры тросов, а также диаметр фазы (для многопроводных конструкций).
Уровни радиопомех для одноцепных линий при сильном дожде и мокром проводе приведены на рис. 3.5.1 — 3.5.5, для двухцепных линий — на рис. 3.5.6—3.5.15. Уровни радиопомех относятся к расстоянию в 15 м от крайней фазы, общепринятому удельному сопротивлению земли 100 Ом, частоте 1 МГц и полосе пропускания измерителя 5 кГп.
Рис. 3.5.1. Уровни радиопомех для одноцепной линии 362 кВ на расстоянии 15 м от крайней фазы.
1 — «сильный дождь» ; 2 — «мокрый провод».
Рис. 3.5.2. Уровни радиопомех для одноцепной линии 550 кВ на расстоянии 15 м от крайней фазы.
1,2 — см. рис. 3.5.1.
Рис. 3.5.3 Уровни радиопомех для одноцепной линии 800 кВ на расстоянии 15 м от крайней фазы.
1, 2 — см. рис. 3.5.1.
Рис. 3.5.4. Уровни радиопомех для одноцепной линии 1200 кВ на расстоянии 15 м от крайней фазы.
1,2 — см. рис. 3.5.1.
Рис. 3.5.6. Уровни радиопомех для двухцепной линии 362 кВ (конфигурация II типа, с глубоким расщеплением) на расстоянии 15 м от крайней фазы. /. 2 — см. рис. 3.5.1.
Рис. 3.5.5. Уровни радиопомех для одноцепной линии 15С0 кВ на расстоянии 15 м от крайней фазы.
1, 2— см. рис. 3.5.1.
Рис. 3.5.7. Уровни радиопомех для двухцепной линии 362 кВ (конфигурация II типа, с малым реактивным сопротивлением) на расстоянии 15 м от крайней фазы.
/, 2 —‘ см. рис. 3.5.1.
Рис. 3.5.8. Уровни радиопомех для двухцепной линии 362 кВ (конфигурация I типа, с глубоким расщеплением) на расстоянии 15 м от крайней фазы. 1, 2 —см. рис. 3.5.1.
Рис. 3.5.9. Уровни радиопомех для двухцепной линии 362 кВ (конфигурация I типа, с малым реактивным сопротивлением) на расстоянии 15 м от крайней фазы.
/, 2 —см. рис. 3.5.1.
Рис 3.5.10. Уровни радиопомех для двухцепной линии 550 кВ (конфигурация I типа, с глубоким расщеплением) на расстоянии 15 м от крайней фазы. 1, 2 — см. рис. 3.5.1.
Рис. 3.5.12. Уровни радиопомех для двухцепной линии 800 кВ (конфигурация I типа, с глубоким расщеплением) на расстоянии 15 м от крайней фазы.
1, 2 — см. рис. 3.5.1,
Рис. 3.5.11. Уровни радиопомех для двухцепной линии 550 кВ (конфигурация I типа, с малым реактивным сопротивлением) на расстоянии 15 м от крайней фазы. 1, 2 — см. рис. 3.5.1.
Рис. 3.5.13. Уровни радиопомех для двухцепной линии 800 кВ (конфигурация I типа, с малым реактивным сопротивлением) на расстоянии 15 м от крайней фазы. 1, 2 — см. рис. ЗЛ1.
Рис. 3.5.14. Уровни радиопомех для двухцепной линии 1200 кВ (конфигурация 1 типа, с глубоким расщеплением) на расстоянии 15 м от крайней фазы. У, 2 — см. рис. 3.5.1.
Рис. 3.5.15. Уровни радиопомех для двухцепной линии 1200 кВ (конфигурация I jnпа, с малым реактивным сопротивлением) на расстоянии 15 м от крайней фазы. /, 2 —см. рис. 3.5.1.
Уровни помех здесь (и на других аналогичных рисунках) выражены в децибелах относительно 1 мкВ/м, все размеры — в метрах.
Влияние параметров для одноцепной ВЛ. Представленные выше кривые соответствуют определенным исходным значениям номинального напряжения, высоты проводов и их расположения, диаметра фазы, частоты измерения, удельного сопротивления земли и удаленности места измерения. В случае, если хотя бы один из фактических параметров интересующей линии отличается от базисной, требуется корректировка уровня радиопомех, определенного по этим кривым. Она может быть сделана с помощью новых приведенных ниже кривых, дающих поправки К в децибелах, соответствующие изменению каждого из этих параметров. Поправочные кривые, учитывающие изменение напряжения и конфигурации одноцепных линий, представлены на рис. 3.5.16—3.5.40, а вариацию удельного сопротивления земли и частоты измерения — на рис. 3.5.41, 3.5.42. Последние две кривые одинаково справедливы для всех базисных конструкций. Все эти кривые не учитывают, однако, влияния диаметра проводов, поскольку оно пренебрежимо мало по сравнению с влиянием других параметров (если, конечно, рассматривать диаметры проводов, используемые на практике). В большинстве случаев интенсивность радиопомех практически не зависит от числа проводов в фазе. Влияние вариации положения или диаметра тросов также относительно мало, и им можно пренебречь практически во всех случаях.
Влияние параметров для двухцепной ВЛ. Базисные кривые для двухцепных линий определяют уровни радиопомех на расстоянии 15 м от крайней фазы. При другом расстоянии радиопомехи могут быть определены с помощью поправочного коэффициента, значения которого получены из рис. 3.5.43. Из-за взаимного влияния цепей двухцепных линий разных конфигураций построить поправочные кривые в зависимости от междуфазных расстояний, диаметра фаз и высоты их подвески оказывается практически невозможным. Однако достаточно хорошее представление о влиянии этих параметров может быть получено сравнением уровня генерации радиопомех проектируемой линии с уровнем генерации базисной линии, параметры которой наиболее близка к параметрам проектируемой линии.
ВЛ 362 кВ. УЧЕТ ВАРИАЦИИ ПАРАМЕТРОВ
Рис. 3.5.16. Учет вариации напряжения.
1, 2 — см. рис. 3.5.1.
Рис. 3.5.20. Учет вариации расстояния от места измерения до крайней фазы линии.
Рис. 3.5.18. Учет вариации междуфазного расстояния.
1, 2— см. рис.
Рис. 3.5.17. Учет вариации диаметра пучка.
1, 2—см. рис. 3.5.1.
Рис. 3.5.19. Учет вариации средней высоты.
/, 2 —см. рис. 3.5.1.
Рис. 3.5.22. Учет вариации диаметра фазы.
1, 2 — см. рис. 3.5.1.
ВЛ 550 кВ. УЧЕТ ВАРИАЦИИ ПАРАМЕТРОВ
Рис. 3.5.21. Учет вариации напряжения.
/. 2 — см. рис 3.5.1.
Рис. 3.5.25. Учет вариации, расстояния от места измерения до крайней фазы линии.
Рис. 3.5.23. Учет вариации междуфазного расстояния.
У, 2 — см. рис. 3.5.1.
Рис. 3.5.24. Учет вариации средней высоты.
1, 2 — см. рис. 3.5.1.
Рис. 3.5.29. Учет вариации средней высоты.
/, 2 — см. рис. 3.5.1.
Рис. 3.5.27. Учет вариации диаметра фазы.
/, 2 —см. рис. 3.5.1.
ВЛ 800 кВ. УЧЕТ ВАРИАЦИИ ПАРАМЕТРОВ
Рис. 3.5.26. Учет вариации напряжения.
/, 2 — см. рис. 3.5.1.
Рис. 3.5.28. Учет вариации междуфазной расстояния.
J, 2 — пьл. рис. 3.5.1.
ВЛ 1200 кВ. УЧЕТ ВАРИАЦИИ ПАРАМЕТРОВ
Рис. 3.5.32. Учет вариации диаметра фазы.
1, 2 — см. рис. 3.5.1.
Рис. 3.5.31. Учет вариации на пряжения.
1, 2 — см. рис. 3.5.1.
Рис. 3.5.33. Учет вариации междуфазного расстояния.
/, 2 — см. рис. 3.5.1.
Рис. 3.5.34. Учет вариации средней высоты.
1У 2 —см. рис. 3.5.1.
Рис. 3.5.35. Учет вариации расстояния от места измерения до крайней фазы линии.
Рис. 3.5.38. Учет вариации междуфазного расстояния.
1, 2 —см. рис. 3.5.1.
Рис. 3.5.39. Учет вариации средней высоты.
/, 2 — см. рис. 3.5.1.
I, 2 — см. рис. 3.5.1.
Рис. 3.5.37. Учет вариации диаметра фазы.
1, 2 — см. рис. 3.5.1.
Рис. 3.5.36 Учет вариации напряжения.
ВЛ 1500 кВ. УЧЕТ ВАРИАЦИИ ПАРАМЕТРОВ Рис. 3.5.4Q. Учет вариации расстояния от места измерения до крайней фазы линии.
Рис. 3.5.43. Учет вариации расстояния места измерения до крайней фазы линии (для базисных конструкций двухцепных: ВЛ).
Рис. 3.5.42. Учет вариации частоты измерения (для всех базисных конструкций).
Рис. 3.5.41. Учет вариации удельного сопротивления земли (для всех базисных конструкций).
Максимальное значение поверхностных напряженностей рассчитывается для каждой фазы проектируемой двухцепной линии и соответствующей базисной линии. Затем исходя из рис. 3.4.1, 3.4.3 и 3.4.4 и равенств (3.4.2) — (3.4.6) для каждой фазы проектируемой и базисной линии рассчитывается генерация радиопомех (при симметричном устройстве линии расчет ведется для фаз только одной цепи). Уровень радиопомех проектируемой линии определяется далее как RInроект ≅ RIбаз— (Гбаз—Гпроект), Где RIбаз — уровень радиопомех соответствующей базисной линии; Гбаз и Гпроект — средние значения уровней генерации базисной и проектируемой линий соответственно. Данный метод предполагает, что разница между уровнями радиопомех проектируемой и базисной линий зависит только лишь от разницы в уровнях генерации; разницей в условиях распространения при этом пренебрегают. Указанное справедливо для относительно малой вариации параметров, при которой поверхностные напряженности изменяются не более чем на 10%, что соответствует большинству практических условий.
Пример использования расчетных кривых. Используем расчетные кривые для определения уровня радиопомех. Рассмотрим одноцепную линию 1100 кВ с горизонтальным расположением фаз. Средняя высота фазы и расстояние между ними 20 и 15 м соответственно. Фаза выполнена из восьми проводов диаметром 4,1 см каждый, диаметр самой фазы—122 см. Тросы есть, но в расчетах не учитываются. Частота измерения 500 кГц, удельное сопротивление земли 75 Ом-м. Порядок расчета уровня радиопомех следующий.
Находим базисное значение радиопомех по соответствующей кривой. В рассматриваемом случае базисная кривая должна быть взята из рис. 3.5.4. Для п=8 и диаметра проводов 4,1 см базисный уровень радиопомех составляет 70,5 дБ (в условиях сильного дождя).
Определяем поправку для напряжения 1100 кВ: по рис. 3.5.31 приблизительно —4 дБ. Определяем поправку для диаметра фазы 122 см: по рис. 3.5.32 приблизительно + 0,5 дБ. Определяем поправку для междуфазного расстояния 15 м: по рис. 3.5.3 приблизительно + 1 дБ. Определяем поправку для средней высоты 20 м: по рис. 3.5.4 приблизительно +2 дБ. Определяем поправку для удельного сопротивления земли 75 Ом-м:
по рис. 3.5.43 приблизительно +0,5 дБ. Определяем поправку для частоты измерения 500 кГц: по рис. 3.5.42 приблизительно +4,5 дБ. Определяем суммарную поправку: —4 + 0,5+1+2 + 0,5+4,5= + 4,5 дБ.
Прибавляем суммарную поправку к базисному уровню радиопомех для определения уровня помех заданной линии при удаленности места измерения от крайней фазы 15 м: 70,5+4,5=75 дБ относительно 1 мкВ/м.
Если требуется определить уровень радиопомех в другой точке или получить зависимость их уровня от расстояния до линии, можно использовать кривые на рис. 3.5.20.
Статистика радиопомех. Для установления уровня радиопомех от линии электропередачи желательно знать, как он меняется в течение, например, года. Несмотря на наличие некоторых публикаций [3.15, 3.19] о статистических характеристиках радиопомех трехфазных линий, методика расчетов этих характеристик по результатам кратковременных испытаний разработана недостаточно. Однако грубая оценка параметров статистического распределения может быть сравнительно легко получена по методу, являющемуся упрощением метода, предложенного в ГЗ. 19].
Погодные условия можно схематически разделить на плохие и хорошие. К плохой погоде относятся дождь, мокрый снег и «густой туман» (понятие «густой туман» не совсем точно, однако можно определить его как погоду через 4 ч после начала тумана). Все остальные условия можно рассматривать как хорошую погоду. Для каждой местности погодные условия определяются в соответствии с показаниями одной или нескольких метеостанций 1-го класса бюро погоды США, размещенных по всей стране. Число таких, станций в США превышает 300. Территория Соединенных Штатов может быть разделена на семь климатических районов:
Район Климат
- й Прохладный (до холодного), без сухого сезона, лето теплое
- й Теплый умеренный, дождливый, без сухого сезона, лето жар
кое
- й Степной климат, сухая зима
- й Прохладный (до холодного), без сухого сезона, лето теплое,
рельеф гористый
- й Климат пустыни
- й Теплый, умеренный, с жарким сухим летом
- й Теплый, умеренный, дождливый
Этим районам соответствует следующая средняя годовая доля плохой и хорошей погоды:
Район Количество дней*, %
- й 71/19
- й 77/23
- й 78/22
- й 75/25
Район Количество дней, %
- й 91/9
С-й 83/17
- й С4/36
* В числителе — для хорошей погоды, в знаменателе — для плохой.
При определении годового распределения радиопомех сделаны следующие допущения: статистические распределения в плохую и хорошую погоду являются нормальными; уровень радиопомех при «сильном дожде», определенный с помощью приведенных выше «кривых, соответствует по кривой распределения для плохой погоды точке 99% (т. е. 99% общей продолжительности плохой погоды, характеризующейся меньшим уровнем радиопомех); уровень радиопомех от «мокрого провода» соответствует 50%-ной вероятности по кривой распределения при плохой погоде; радиопомехи, имеющие вероятность, равную 1% по кривой распределения при плохой погоде, равны радиопомехам, соответствующим вероятности 99% для хорошей погоды.
Из этих допущений допущение о радиопомехах от «мокрого провода» является, возможно, наиболее спорным. Основанием для него явилось хорошее совпадение между разницей в уровнях при «сильном дожде» и «мокром проводе», рассчитанной по проектным кривым данного раздела, и разницей между уровнем при «сильном дожде» и 50%-ным уровнем при плохой погоде, измеренными на действующих линиях [3. 15].
Ниже приводится пример, иллюстрирующий порядок расчета статистических характеристик радиопомех. Рассмотрим линию 1200 кВ базисной конструкции, имеющую восемь проводов диаметром 4,6 см в фазе и расположенную в 4-м климатическом районе. Последовательность расчета следующая.
- По базисной кривой (рис. 3.5.4) определяется уровень радиопомех при «сильном дожде» (соответствует 99% по кривой распределения при плохой погоде) и уровень радиопомех при «мокром проводе» (соответствует 50% той же кривой) —69,2 и 62,7 дБ относительно 1 мкВ/м соответственно.
- Строится кривая распределения при плохой погоде (на специальной бумаге интегральная кривая для нормального закона распределения выражается прямой линией).
Рис. 3.5.44. Пример построения интегральной кривой распределения уровней радиопомех в течение года
1 — хорошая погода; 2— плохая погода; 3— «мокрый провод»: 4 — «сильный дождь»; 5 — кривая годового распределения уровней радиопомех.
- Уровень радиопомех, соответствующий 1%-ной вероятности по кривой распределения при плохой погоде соответствует 99 %-ной вероятности для хорошей погоды. Вычитанием 22 дБ из значения радиопомех при «сильном дожде» (см. § 3.5) находится уровень радиопомех, соответствующий 50 % -ной вероятности по кривой при хорошей погоде. Он составляет 47,2 дБ.
- Строится кривая распределения при хорошей погоде.
- Исходя из приведенного выше процентного соотношения числа дней с хорошей и плохой погодой (75 и 25% для 4-го района) определяется годовое распределение.
Один и тот же уровень радиопомех соответствует 1%-ной вероятности для плохой погоды и 99%-ной вероятности для хорошей. По кривой годового, распределения этот уровень радиопомех будет соответствовать вероятности, %:
(0,75*99) + (0,25* 1) =75.
Результаты всех пяти этапов расчета представлены на рис. 3.5.44.
