- СПОСОБЫ УМЕНЬШЕНИЯ АКУСТИЧЕСКОГО ШУМА
Для уменьшения шума от ВЛ могут применяться разные методы, исключая увеличение числа и диаметра проводов в фазе.
К методам, использованным в проекте УВН, относятся:
применение тонких проволок или игольчатые выступы, которые создают ультракорону;
использование проводов с толстым слоем изоляции; использование проводов в изолирующих трубах; наложение постоянного напряжения для уменьшения положительных пиков;
оптимизация конфигурации пучка; изменение состояния поверхности.
Рассмотрим их подробнее.
Тонкие проволоки или острия создают интенсивную корону без стримеров положительной полярности. Этот вид короны обычно относится к ультракороне, хотя это название первоначально было дано пульсирующей короне при положительном полупериоде. Большой объемный заряд уменьшает напряженность на поверхности провода и предотвращает образование стримеров положительной полярности с капель воды, образующихся на поверхности. Этот метод имеет недостатки, которые ограничивают его применение локальными участками.
По существу при уменьшении случайного шума на 10—20 дБ [дБ (А)] существенно возрастает шум при 120 Гц, который возникает независимо от погодных условий. Второе последствие ультракороны — большое увеличение потерь мощности. Даже когда число, форма и положение проволок оптимизированы, потери на корону (существующие также в хорошую погоду) становятся значительным экономическим фактором. Кроме того, такие проволоки способствуют увеличению влияния на телеприем.
Изоляционное покрытие провода влияет на акустический шум по следующим причинам:
капли воды образуют зону с пониженной напряженностью;
между проводом и каплей вводится дополнительное сопротивление;
поверхностные характеристики изоляций могут отличаться от таких же характеристик провода.
Первая причина наиболее существенна. Однако чтобы получить заметное уменьшение шума, необходим толстый слой изоляции, позволяющий существенно удалить капли от провода.
Изолирующая труба из пластика оказывает аналогичное действие. Этот способ проще, и если труба неконцентрична и висит на проводе, капли воды могут еще более удалиться от провода без изменения диаметра трубы. Пространство между трубой и проводом может быть заполнено воздухом или другим изолирующим материалом. Верхнюю часть провода вообще можно оставить открытой. Это не будет эффективно при сильном дожде, .но уменьшит шум при слабом дожде, тумане или после дождя (условия «мокрый провод»).
Был измерен акустический шум для устройства с изолирующими трубами в клетках при СВН и УВН. До-
стигнуто заметное уменьшение шума. Новые уровни шума могли бы быть приближенно вычислены при рассмотрении напряженности возле капель с учетом диаметра, соответствующего кривизне эквипотенциальной линии возле капель. Для этого могут быть использованы те же эмпирические уравнения, что и для правильного пучка. На рис. 4.8.1 показан один из результатов такого
расчета для ВЛ 1000 кВ.
Рис. 4.8.1. Зависимость акустического шума от диаметра провода.
1 — неизолированный провод; 2 — сердечник + изоляция, rf=3,8 см; 3 — сердечник+труба, d= = 3,8 см.
Этот метод по-видимому, весьма эффективен для уменьшения акустических шумов. Однако требуется решить ряд технологических задач (отвод тепла от провода, частичные разряды между проводом и трубой, установка труб, увеличение ветровой нагрузки.
Стримеры положительной полярности, являющиеся основной причиной возникновения акустического шума [дБ (А)], могут быть уменьшены, если уменьшить амплитуду положительной полуволны. Практически очень трудно применять этот способ, поэтому в проекте УВН, в целях изучения механизма акустических шумов, была сделана попытка реализации идеи. На переменное напряжение было наложено постоянное с целью уменьшения положительного пика без уменьшения напряжения между фазами. Опыты проводились с одиночным проводом и пучком из четырех проводов при разной степени постоянного смещения. Получены следующие результаты.
Применение отрицательного постоянного напряжения смещения уменьшает радиопомехи и акустический шум в хорошую погоду. Уменьшение устойчивое, из чего можно было бы полагать, что оно происходит из-за снижения положительного пика напряжения. Однако увеличение отрицательного пика сверх критического значения вызвало увеличение акустического шума.
Применение постоянного смещения не уменьшает радиопомех и акустического шума в размерах, оправдывающих исследования для практического применения этого метода.
Оптимизация конструкции фазы рассмотрена в § 4-5 и в настоящее время является наиболее практичным способом для заметного уменьшения акустического шума. Было показано, что этот способ дает более существенный результат при средних напряженностях. Следовательно, этот способ не будет эффективным при очень больших шумах и высоких напряженностях (см. рис. 4.5.35).
Изменение состояния поверхности провода воздействует непосредственно на формирование капель воды. Можно достичь двух разных условий: гидрофильности, при которой поверхностное натяжение капель в месте контакта с поверхностью уменьшается, и гидрофобности, при которой капли воды не смачивают поверхность.
При гидрофильной поверхности большие капли в меньшем количестве образуются внизу провода. Эти условия практически достигаются после старения провода в эксплуатации.
При втором условии, которого можно добиться смазыванием провода, меленькие капли воды в большом количестве образуются вокруг провода.
Опыты показали, что провода с гидрофобным покрытием имеют шум, слабо зависящий от напряженности. Однако напряженность существенно влияет при гидрофильных проводах. Количественно это показано на рис.
- Смазанные провода (гидрофобные) имеют большие потери мощности из-за короны, и их поведение при больших напряженностях похоже на поведение проводов при ультракороне. «Состаренные» провода быстро теряют большинство капель, а оставшееся малое количество создает большие стримеры при высоких напряженностях. При низких напряженностях эффект уменьшения числа капель преобладает и шум резко уменьшается. Тот же эффект имеет место как при «сильном дожде», так и при «мокром проводе». Для проводов с гидрофобным покрытием разница между «сильным дождем» и «мокрым проводом» невелика. Однако шум от «состаренного» провода зависит от интенсивности дождя.
Способы уменьшения шума могут быть применены для коротких участков ВЛ. В этом случае эффективность
уменьшения зависит от длины участка д: по отношению к расстоянию R между ВЛ и точкой измерения.
Рис. 4.8.2. Типичные зависимости акустического шума от напряженности проводов с промасленной поверхностью (1) и состарившихся (2).
На рис. 4.8.3 показано, как рассчитать действительную генерацию шума р, когда известно уменьшение А шума, создаваемого обработанным участком.
Рис. 4.8.3. Зависимости, характеризующие уменьшение звукового давления.
Рассмотрим, например, ВЛ со средней высотой подвеса проводов 18 м, расстоянием между фазами 15 м, к части которой применен метод ослабления шума, уменьшающий его на ДЛ=10 дБ. Какова должна быть обработанная длина ВЛ х, чтобы уменьшить шум до 5 дБ на расстоянии 60 м от крайней фазы? На рис. 4.8.3 для x/R=5 и ДР=5 находим ДЛ=10. Для средней фазы (R=77 м) это дает х=385 м. Таким образом, для уменьшения шума на 5 дБ необходимо обработать участок ВЛ длиной 385 м.
