Экологическое влияние коронного разряда

Коронный разряд па линиях электропередачи создает помехи радио- и телевизионному приему, а также акустический шум. Основная причина радиопомех и шума – стримерная корона на проводах. Поскольку наиболее благоприятные условия для возникновения стримерной короны складываются при различных осадках, когда значительно снижается начальная напряженность поля, а также при применении проводов большого диаметра, наиболее сильные радиопомехи и акустический шум возникают при коронировании линий сверхвысокого напряжения во время дождя и снега. В хорошую погоду помехи возрастают при загрязнении проводов.

Спектр частот излучения, создающего радиопомехи, охватывает диапазон от 10 кГц до 1 ГГц. Помехи на частотах выше 30 МГц оказывают мешающее влияние на телеприем и возникают только при коронировании линий 750 кВ. Источниками помех в этом случае помимо короны на проводах служат частичные разряды в зазорах и трещинах изоляторов и корона на заостренных элементах арматуры. В хорошую погоду корона на проводах практически не создает помех телевизионному приему.

Интенсивность радиопомех характеризуется вертикальной составляющей напряженности электрического поля вблизи поверхности земли (Е₂). Уровень радиопомех, дБ, определяется величиной

, (28)

где Е – напряженность электрического поля, мкВ/м.

Обычно за базовое значение принимают Е₁=1 мкВ/м, тогда

Y = 20 lg E . (29)

В качестве расчетной частоты по рекомендации Международного комитета по радиопомехам принимается 0,5 МГц. Уровень полезного сигнала при этой частоте составляет примерно 60 дБ. Радиоприем считается удовлетворительным, если полезный сигнал превышает помехи на 20 дБ. Поэтому допустимый уровень радиопомех в хорошую погоду составляет 40 дБ, что в соответствии с (28) дает
Е = 100 мкВ/м. Это значение напряженности электрического поля радиопомех принято в качестве допустимого на расстоянии 100 м от проекции на землю крайнего провода линии электропередачи напряжением 330 кВ и выше.

По мере удаления от линии уровень помех снижается. Между уровнями радиопомех Y₄ и Y₂ на расстояниях соответственно l₁ и l₂ существует зависимость

, (30)

где k – коэффициент затухания, равный 1,6 в диапазоне частот 0,15…1 МГц.

Зависимость между уровнем радиопомех и напряженностью электрического поля на поверхности проводов линейна и выражается эмпирической формулой:

Y₂ – Y₁ = k₁(E₂ –E₁) , (31)

где Y₂ и Y₁ – уровни радиопомех, дБ, при напряженностях на проводах Е₁и Е₂, кВ/см;

k₁– коэффициент, равный 1,8 при напряженностях поля на проводах 20…30 кВ/см.

Увеличение радиуса проводов при неизменной напряженности поля на них приводит к росту уровня радиопомех, поскольку спад напряженности поля у провода в радиальном направлении при этом замедляется и создаются условия для развития более интенсивной стримерной короны. Связь между уровнями радиопомех и радиусами проводов устанавливается эмпирической формулой:

. (32)

Радиопомехи практически не зависят от числа составляющих проводов расщепленной фазы, поскольку происходит взаимное электромагнитное экранирование проводов фазы.

Уровень радиопомех уменьшается с ростом частоты излучения. В диапазоне 0,15…5 МГц уровень радиопомех на различных частотах Y_f по отношению к их уровню на частоте 0,5 МГц определяется, дБ, по уравнению:

Y_f, = 5,5[1–2(lg10f)²], (33)

где f – частота излучения, МГц.

Если известны уровень радиопомех Y₁ на нормированном расстоянии от линии и параметры Е₁и r₁тщательно исследованной базовой линии электропередачи, то уровень радиопомех при хорошей погоде Y₂, создаваемый другой линией, например проектируемой с параметрами Е_г и r₂, может быть с учетом (32) и (33) определен по обобщенной формуле:

. (34)

Подставив в (34) нормированное значение Y₂ и параметры базовой линии, получим зависимость амплитудного значения допустимой напряженности поля на поверхности проводов, при которой обеспечивается нормированный уровень радиопомех, в виде

E_доп = 32 –17,4lgk . (35)

Акустический шум возникает, главным образом, в плохую погоду, когда усиливается интенсивность коронирования проводов. Звуковой эффект при этом имеет две составляющие: 1) шипение, соответствующее частоте 100 Гц и кратным ей частотам; 2) широкополосный шум. Первая составляющая обусловлена движением объемного заряда у проводов, что дважды за период создает волны звукового давления. Вторая генерируется стримерной короной.

Уровни громкости шумов [дБ (А)] измеряются с применением корректирующих фильтров, которые позволяют учесть физиологические особенности органов слуха человека (псофометрическую характеристику).

Особенно интенсивный шум от короны возникает при сильном дожде, однако такой дождь сам создает шум, превышающий по громкости возможные акустические помехи от линии электропередачи. Поэтому более существенны помехи при моросящем дожде, в туман, при мокрых проводах после сильного дождя. Уровень громкости в этих случаях на 5…6 дБ (А) ниже, чем в сильный дождь, но значительно превышает общий звуковой фон. Оценка акустического шума делается по условиям «влажных» проводов.

По санитарным нормам, допустимый уровень громкости равен 45 дБ (А). Линии сверхвысокого напряжения не приближаются к границам населенных пунктов ближе, чем на 300 м, а на таком расстоянии уровни громкости при влажных проводах ниже допустимого значения.

Для оценки громкости при дожде может быть использована эмпирическая формула:

А = 16 + 1,14×Е_max + 9×r +15×lg n – 10×lg l , (36)

где А – уровень громкости, дБ (А);

r – радиус провода, см;

Е_max – максимальная напряженность поля на поверхности проводов, кВ/см;

п – число проводов в расщепленной фазе;

l – расстояние от крайней фазы, м.

Для чистых районов допустимые напряженности определяются потерями энергии на корону при d < 3,26 см и акустическими помехами при d > 3,26 см. В районах с промышленным загрязнением допустимые напряженности определяются потерями энергии при d < 2,7 см, радиопомехами при d = 2,7…3,3 см и акустическим шумом при d > 3,3 см.

Интенсивность акустических помех существенно возрастает при увеличении числа проводов в фазе, вследствие чего допустимая напряженность электрического поля на поверхности проводов снижается.