220kv向塘輸電線路電暈可聽噪聲特性研究

隨著電力需求的持續(xù)增加和電網(wǎng)建設的快速發(fā)展，供電線路、供電站等裝置的電壓等級相應提高。長距離、高性能的高壓供電線路已投資大量，其次，線路的聽聲噪聲問題也越來越受到重視。一些高壓線路不可避免地穿過居民區(qū)，這往往會導致沿線居民的投訴和投訴。1不穩(wěn)定脈沖放電當輸電線路導線表面的電場強度高于電暈起始場強時,會引起導線附近的空氣發(fā)生電暈放電,并伴隨著重復性的脈沖放電。這種由導線表面雜亂無章的脈沖引起的寬頻帶噪聲屬于中高頻噪聲,頻率范圍通常集中在400Hz~10kHz。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。實際的輸電線路電暈放電產(chǎn)生的可聽噪聲,一般是導線上一系列隨機放電點電暈的綜合效應2設備和測試測試2.1機械環(huán)境特性測試220kV向塘電鐵雙回線路全長20.383公里,是向莆電氣化鐵路的重要配套工程,其中向塘電鐵Ⅲ回線運行負荷為有效功率1.601MW,電流4.04A,電壓228.8kV;向塘電鐵Ⅳ回線運行負荷為有效功率1.602MW,電流4.04A,電壓229kV。本研究對28#—29#桿架空線路涉民處的環(huán)境噪聲進行現(xiàn)場測試,該段測試線路(28#—29#桿)地處南昌縣向塘鎮(zhèn),從劍霞村西田自然村南側穿過,使用導線的機械物理特性如表1所示。當?shù)鼐用穹从齿旊娋€路產(chǎn)生了清晰的可聽噪聲,嚴重影響他們的正常生產(chǎn)和生活,離線路兩側距離較近的房屋有四棟,其中投影距離最近的一戶居民家在線路北側8m處(見圖1),在該居民家測量的輸電線路可聽噪聲值最大,受影響最嚴重。2.2強制測試配置根據(jù)《架空送電線路可聽噪聲測量方法》2.3等效連續(xù)a聲級數(shù)據(jù)的序列由于測量是在同樣的采樣時間間隔下,測試得到一系列A聲級數(shù)據(jù)的序列,測量時段內(nèi)的等效連續(xù)A聲級通過以下表達式計算式中N——測試數(shù)據(jù)個數(shù);L對于測點1/3倍頻程下總聲壓級表達式為式中L對于聲強分析,聲強級表達式如下式中LI3結果與分析3.1電暈放電分析研究采用以色列daycorsuperB紫外光測試儀,分析向塘線路28#—29#兩塔桿間輸電線路的電暈放電狀況,分析發(fā)現(xiàn),線路電暈放電主要集中在線路上(見圖3),塔桿所支撐的線路夾具和絕緣體沒見明顯電暈放電。3.2現(xiàn)場環(huán)境分析采用聲望MC3642四通道聲學分析系統(tǒng)記錄向塘線路31.5Hz到16kHz頻率范圍內(nèi)隨時間變化的瞬時總聲壓級,數(shù)據(jù)經(jīng)計算得到等效連續(xù)聲級、聲級時間變化曲線和相應的可聽噪聲頻譜圖,分別見表2、圖3和圖4。由表2可知,居民樓頂和院子測得的可聽噪聲均高于背景聲。白天樓頂測得的可聽噪聲在49dB(A)左右,比院子里的可聽噪聲約高5.1dB(A),都滿足《聲環(huán)境質量標準》中1類區(qū)域的限值標準。晚上樓頂和院子里測得的可聽噪聲接近,在46dB(A)左右,略微超過了《聲環(huán)境質量標準》中1類區(qū)域夜間45dB(A)的限值標準。在圖4中可以看到白天的時域圖聲級起伏較大,夜間的相對平穩(wěn)。綜合現(xiàn)場環(huán)境分析得到,白天的聲級起伏是由于受到村莊周圍社會生活噪聲(例如狗叫、來往車輛)的影響;而夜間的聲級起伏是由于遠處的火車駛過所致。從圖5(a)中可知,在小于125Hz的低頻段,三個測點測得的聲級比較接近;在125Hz~8kHz中頻段,隨著頻率的增加,樓頂測試的可聽噪聲逐漸與院子的、背景噪聲區(qū)分開來。從圖5(b)中可知,在125Hz~500Hz的中低頻段,樓頂測試的可聽噪聲比院子高4.3dB;在500Hz~8kHz的中高頻段,院子測試的可聽噪聲高于樓頂,尤其在4kHz左右,院子測得的可聽噪聲比樓頂高8.5dB,結合測試現(xiàn)場環(huán)境分析原因,可能是因為晚上院子里的昆蟲叫聲干擾高頻區(qū)域導致。從國家標準來看,該處環(huán)境噪聲僅夜間輕微超標,但實際居民反映該處噪聲擾民嚴重,在夜間,現(xiàn)場確實可清晰聽到輸電線路的“咝咝”聲。由于從環(huán)境噪聲測試常用的指標無法清楚解釋該高壓線路擾民現(xiàn)象,因此需進一步從聲能量的角度開展研究。3.3夜間有能量的傳播由于夜間環(huán)境噪聲略微超標且輸電線路可聽噪聲明顯,故對樓頂和院子測點處的夜間可聽噪聲進行了現(xiàn)場同步錄音,將音頻文件通過Matlab數(shù)值處理得到了可聽噪聲的時頻域能量譜圖,見圖6。從樓頂處能量譜圖中可以看出,輸電線路可聽噪聲能量隨時間變化相對穩(wěn)定,其能量分布主要集中在200Hz以下的低頻部分。而從現(xiàn)場情況來看,夜間比晝間更明顯地聽到輸電線路的“咝咝”聲,分析原因是由于夜晚露水水滴在導線上形成或聚集,從而產(chǎn)生大量沿導線隨機分布的電暈放電并產(chǎn)生爆裂聲。而從院子處能量譜圖中發(fā)現(xiàn),能量除了集中在上述低頻部分,還集中在3800Hz~4500Hz的范圍內(nèi)。分析原因是由于院子草叢中的蟲鳴聲所致,考慮到圖5中的能量譜圖并不一定表示住戶所接收的聲能量數(shù)值。為此,采用指向性聲強測試方法對輸電線路夜間噪聲頂樓住戶方向的聲能量傳播進行現(xiàn)場測試。聲強具有指向性,是指單位時間通過垂直于聲波傳播方向單位面積的聲能量,單位w/cm從圖7中可以看出,夜晚輸電線路噪聲住戶方向的聲強在100Hz處出現(xiàn)最大值,即輸電線路正對住戶方向所傳播的聲能量在100Hz頻率處最大。由于聲強是與聲壓幅值或質點速度幅值的平方成正比,當傳到人耳內(nèi)的聲能量以及所引起的鼓膜受迫振動幅值大時,人所感到的聲音就響,因此從聲能量分析的角度可以解釋夜間輸電線路輕微超標,但噪聲感覺明顯的現(xiàn)象。4電網(wǎng)噪聲主要集中在半數(shù)據(jù)單位和家庭內(nèi)部220KV向塘輸電線路臨近居民樓的樓頂可聽噪聲最高,其晝間聲壓級為49.3dB(A),滿足《聲環(huán)境質量標準》中1類區(qū)域的限值標準;夜間為46.2dB(A),則超過了相應的標準。測試現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)輸電線路特有噪聲白天受到外界社會生活噪聲影響感覺并不明顯,但夜間由于背景噪聲降低以及夜晚露水的影響可明顯聽到輸電線路的“咝咝”聲。雖然夜間噪聲只是輕微超標,但居民反映干擾嚴重,因此從聲能量角度進一步分析研究發(fā)現(xiàn),輸電線路可聽噪聲能量主要集中在200Hz以下的低頻部分,夜間院子測試容易受到蟲鳴聲的影響,其頻率主要集中在3800Hz~4500Hz范圍內(nèi)。對住戶方向的指向性聲強測試表明,輸電線路正對住戶方向所傳播的聲能量在100Hz頻率