CN104597333B - 基于电晕笼的高压直流线路可听噪声测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于电晕笼的高压直流线路可听噪声测试方法，包括步骤1：搭建噪声测试系统；步骤2：测量电晕笼内高压直流线路的起晕电压Vc；步骤3：调整高压直流线路的试验电压Vt，测量高压直流线路的可听噪声。与现有技术相比，本发明提供的一种基于电晕笼的高压直流线路可听噪声测试方法，能够更为准确地测量真型高压直流导线的分裂导线可听噪声，为超/特高压直流输电线路的环保评价提供研究基础。
Description
技术领域
本发明涉及一种输电线路可听噪声测试方法，具体涉及一种基于电晕笼的高压直流线路可听噪声测试方法。
背景技术
特高压交直流输电线路的电晕将会造成电晕离子电流、电晕损耗、无线电干扰和可听噪声等多方面的后果，和输电线路电磁环境直接相关。而电压等级发展到特高压阶段，电磁环境问题已成为特高压交直流输电线路设计、建设和运行中必须考虑的重大技术问题。
输电线路电晕放电产生的可听噪声，与有同一声压级的一般环境噪声相比，通常更令人厌烦。根据超高压和特高压线路的研究经验，导线电晕引起的可听噪声必须限制在一定的水平才不会引起沿线居民的投诉和抱怨，对于特高压线路，可听噪声将是选择导线结构、影响费用以及确定输送电压的主要因素。同时，针对高海拔地区、重污秽地区、戈壁无人区，以及工程优化等需求，针对相同电压等级也可能需要采用不同的导线，这就需要针对多达数十种导线开展可听噪声试验研究。仅通过直流试验线段对可听噪声进行系统研究时，对试验电源、施工等要求较高，很难在较短时间内获得预期的试验数据，而利用电晕笼则能够弥补试验线段的这些不足。
电晕笼本身是一截面为方形或圆形的网状金属笼，通过低阻抗的测量装置与大地相接用来模拟大地。电晕笼中心处放置试验导线，交流为单相导线，直流为单极或双极导线，用来模拟输电线路；由于线～笼间的距离较线～大地间的距离近，在导线上施加较低的电压，可使导线表面的场强达到较高电压等级的实际输电线路的表面场强水平，表现出高电压等级下输电线路导线的电晕特性。电晕笼外层通常有直接接地的同心金属网状屏蔽笼，装置同时包括支撑连接结构和测量系统。
电晕笼作为试验线段的补充，肩负着对工程中可能采用的多种分裂导线进行可听噪声水平试验的任务，因此，需要提供一种基于电晕笼的高压直流线路可听噪声测试的方法，以为特高压直流输电工程的建设研究提供基础。
发明内容
为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种基于电晕笼的高压直流线路可听噪声测试方法，所述方法包括：
步骤1：搭建噪声测试系统；
步骤2：测量电晕笼内高压直流线路的起晕电压Vc；
步骤3：调整高压直流线路的试验电压Vt，测量所述高压直流线路的可听噪声。
优选的，所述噪声测试系统包括工控机和多通道噪声分析仪；所述多通道噪声分析仪包括测量主机和传声器；
所述测量主机对传声器采集的噪声信号进行数据变换后，将其发送到工控机；
所述工控机，计算高压直流线路可听噪声的噪声等级，并记录每次进行可听噪声测试的气象参数；
优选的，搭建所述系统包括：
步骤1-1：将所述高压直流线路架设在电晕笼的内部；
步骤1-2：将N个传声器安装在电晕笼的笼壁上，测量高压直流线路的可听噪声，N至少为1；
步骤1-3：将一个传声器布置在距电晕笼M米处，测量高压直流线路的背景噪声，M至少为10；
优选的，所述步骤1-1中的高压直流线路为老化后的导线；若架设未使用过的导线，需将其在导线表面场强至少为32kV/cm的状态下至少进行72小时的电老化；
所述步骤1-2中笼壁上的每个传声器与电晕笼内高压直流线路之间的距离均相等；
优选的，所述步骤3中高压直流线路的试验电压Vt的限制条件为：Vtmin≤Vt≤Vtmax；
所述Vtmin为试验电压Vt的最小值，所述Vtmin≤Vc；
所述Vtmax为试验电压Vt的最大值，当所述试验电压Vt＝Vtmax时，高压直流线路的表面电场强度E≥32kV/cm；
优选的，所述步骤3中调整高压直流线路的试验电压Vt，包括：
步骤3-1：设定试验电压Vt的电压调整量ΔV；
步骤3-2：设置试验电压Vt的初值为Vt＝Vtmax或者Vt＝Vtmin；
步骤3-3：若所述Vt＝Vtmax，则按照所述电压调整量ΔV，逐步下调所述试验电压Vt的值，直至试验电压Vt＝Vtmin；若所述Vt＝Vtmin，则按照所述电压调整量ΔV，逐步上调所述试验电压Vt的值，直至试验电压Vt＝Vtmax；
优选的，所述步骤3中测量高压直流线路的可听噪声的测试时间t包括：
若DL-DB≥30dB，则测试时间t≥2min；
若20≤DL-DB＜30dB，则测试时间t≥5min；
若10≤DL-DB＜20dB，则测试时间t≥10min；
若5≤DL-DB＜10dB，则测试时间t≥20min；
若0≤DL-DB＜5dB，则测试时间t≥30min；
其中，所述DL为可听噪声的分贝值，所述DB为背景噪声的分贝值；
优选的，所述电晕笼采用单正极电晕笼和双极电晕笼中的任一种；
优选的，架设所述电晕笼的地面上铺设有吸声材料。
与最接近的现有技术相比，本发明的优异效果是：
1、本发明技术方案中，检测了电晕笼多个方向上的可听噪声性能，证明在试验中可以采用多探头同时测量的方式，并通过检查各探头数据的差异判断数据的有效性；
2、本发明技术方案中，通过在电晕笼底部地面铺设宽长草，能够有效的进行降噪，减小地面反射对测量结果的影响；
3、本发明技术方案中，由于采用了电晕笼来研究真型分裂导线的可听噪声特性，因而可在较低的测量电压下获得全电压下的导线可听噪声特性。
4、本发明技术方案中，由于在双极电晕笼中安装了中间网，因而在较为方便地开展单、双极电晕笼内分裂导线的可听噪声试验。
5、本发明技术方案中，由于采用了可听噪声自动测量系统，包括工控机和多通道噪声分析仪，因而可在较远的测量室内完成所有的可听噪声测量工作。
6、本发明技术方案中，通过一系列测量步骤，能够较为方便地得出多种分裂导线的可听噪声水平，进而为超/特高压直流线路的环境保护工作奠定研究基础。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1：本发明实施例中一种基于电晕笼的高压直流线路可听噪声测试方法流程图；
图2：本发明实施例中噪声测试系统的结构示意图；
图3：本发明实施例中单极电晕笼正极导线的测量点示意图；
图4：本发明实施例中单极电晕笼负极导线的测量点示意图；
图5：本发明实施例中双极电晕笼正、负极导线的测量点示意图；
图6：本发明实施例中吸声材料的吸声曲线图；
图7：本发明实施例中高压直流线路在电晕笼不同测量点的场强-噪声曲线图；
图8：本发明实施例中高压直流线路在电晕笼不同测量点的频率-噪声曲线图；
图9：本发明实施例中单极电晕笼和双极电晕笼的场强-噪声曲线图；
图10：本发明实施例中不同老化程度的高压直流线路的场强-噪声曲线图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明提供了一种基于电晕笼的高压直流线路可听噪声测试方法，使得电晕笼可以作为直流试验线段的补充，方便地开展高压直流线路的噪声测试，如图1所示，该方法的具体步骤为：
一、搭建噪声测试系统
1、噪声测试系统
如图2所示，包括工控机和多通道噪声分析仪；多通道噪声分析仪包括测量主机和传声器。
述测量主机对传声器采集的噪声信号进行数据变换后，将其发送到工控机；
工控机，计算高压直流线路可听噪声的噪声等级，并记录每次进行可听噪声测试的气象参数。
(1)多通道噪声分析仪
本实施例中采用丹麦B&K公司的3560Pulse多通道噪声分析仪。其中，传声器为电容式传声器，测量频率范围6Hz－20kHz，额定开环灵敏度50mV/Pa，固有噪声为14.6dB(A)。
(2)工控机
①：计算噪声等级；
将输电线路电晕可听噪声声压值转换为以20μPa为基准的分贝值，其转换公式如下：
式中，P为输电线路电晕可听噪声的声压值(单位为Pa)；PdB为以分贝表示的输电线路电晕可听噪声。
②：记录气象参数
包括每次进行可听噪声测试的温度、湿度、风速、大气压等，由于气象条件对于导线电晕放电有着极大的影响，对不同气象条件下开展的电晕笼试验所得到的数据进行分析，从而研究气象条件对导线电晕的具体影响。
2、搭建方法
(1)将高压直流线路架设在电晕笼的内部。
高压直流线路为老化后的导线；
若架设未使用过的导线，需将其在导线表面场强至少为32kV/cm的状态下至少进行72小时的电老化，或者进行两次人工老化后再进行10小时电老化。
图10示出了对新导线电老化前、电老化19h、电老化51h、电老化62h和电老化73h时5种状态下进行了多个电压等级下的导线可听噪声测试的测试结果。
可以看出，当对新导线采用电老化方法后，随着导线进行电老化时间的增加，导线的可听噪声逐渐降低。这种趋势在导线的表面场强较小、导线上的电晕放电较弱时比较明显；当导线表面的场强较大时，导线上的电晕放电很强烈，这时的导线可听噪声随着导线电老化时间的增加而降低的幅度较小，可能是由于这时导线处于全线放电状态，导线表面的微小突起对放电所起的作用较小的缘故。由于电老化方法的方便性，对于导线较长时可采用电老化方法，在导线上施加的电压应确保导线表面场强达到32kV/cm，电老化时间不少于72h后，可认为导线的老化过程结束。
(2)将N个传声器安装在电晕笼的笼壁上，测量高压直流线路的可听噪声，N至少为1。笼壁上的每个传声器与电晕笼内高压直流线路之间的距离均相等。
本实施例中将传声器安装在高压直流线路的上、下、左和右共四侧面上，且传声器的取向垂直于高压直流线路。
①：图3示出了在单极电晕笼中正极高压直流线路的四个测量点1、2、3和4的位置，每个测量点安装一个传声器，采集正极高压直流线路的可听噪声，同时在电晕笼一侧距笼体100米处布置一个传声器，采集正极高压直流线路的背景噪声。上述五个测量点的具体位置如表1所示：
表1
②：图4示出了在单极电晕笼中负极高压直流线路的四个测量点1、2、3和4的位置，每个测量点安装一个传声器，采集正极高压直流线路的可听噪声，同时在电晕笼一侧距笼体100米处布置一个传声器，采集负极高压直流线路的背景噪声。上述五个测量点的具体位置如表2所示：
表2
③：图5示出了在双极电晕笼中负极高压直流线路的四个测量点1、2、3、4、5和6的位置，每个测量点安装一个传声器，采集正极高压直流线路的可听噪声，同时在电晕笼一侧距笼体100米处布置一个传声器，采集负极高压直流线路的背景噪声。上述七个测量点的具体位置如表3所示：
表3
④：本实施例中采用单极电晕笼替代双极电晕笼进行可听噪声试验
利用特高压直流试验基地直流电晕笼的中间网可拆卸功能，分别进行单、双极电晕笼内导线的可听噪声对比试验，图9示出了正负双极电晕笼内导线在不同表面场强下的可听噪声测试结果。
从上图可以得到，当表面场强小于32kV/cm时，单、双极电晕笼内导线的可听噪声测量结果差别不大；当表面场强大于32kV/cm时，两者渐渐有了一定的差异，双极电晕笼内导线的可听噪声水平略高。这在一定程度上反映了用单极电晕笼试验替代双极电晕笼试验的适用性。当空间离子流密度较高时，正负极导线之间离子流的存在将会对导线表面的电晕放电状态以及可听噪声水平产生影响。从试验结果来看，该场强分界线大致在32kV/cm左右。直流线路标称表面场强水平大致在20～28kV/cm范围内，因此在现有的线路表面场强下，可以采用单极电晕笼代替双极电晕笼进行可听噪声试验研究。
⑤：检查不同方向传声器采集数据的差异以判断数据的有效性
将传声器按照图3所示的单极电晕笼中正极高压直流线路的四个测量点1、2、3和4的位置进行安装，得到如图7所示的场强-噪声曲线图，图中横坐标为导线表面场强，纵坐标为通过传声器测量结果反推得到的单位长导线声功率。试验时在6×720mm2导线上施加正极电压时，在导线的四个方向上布置的传声器测得的噪声，在不同导线表面场强下的差异基本均在±1dB以内。其中，笼底传声器由于受到电晕笼结构件的阻挡，在电晕噪声接近背景噪声时，测量值稍小。图8示出了导线电压为+600kV时四个方向测得可听噪声的频谱，依据该图也可以得到地面反射的影响可以忽略的结论。
(3)将一个传声器布置在距电晕笼M米处，测量高压直流线路的背景噪声，M至少为10，本实施例中M取值为100.。
二、测量电晕笼内高压直流线路的起晕电压Vc
判断起晕电压Vc的方法包括：
1、使用紫外成像仪在不同方向上观察加压导线，如果观察到导线表面出现一个稳定的或同时出现数个稳定的电晕点，则该加压的电压值为起晕电压Vc，并称该电压为电晕起始电压。
2、采用人耳听声音的方法来判断加压导线是否发生电晕放电现象，若发生则该加压的电压值为起晕电压Vc。
三、调整高压直流线路的试验电压Vt，测量高压直流线路的可听噪声
1、高压直流线路的试验电压Vt的限制条件为：Vtmin≤Vt≤Vtmax。
其中，Vtmin为试验电压Vt的最小值，所述Vtmin≤Vc；
Vtmax为试验电压Vt的最大值，当试验电压Vt＝Vtmax时，高压直流线路的表面电场强度E应当满足E≥32kV/cm。
2、调整高压直流线路的试验电压Vt，包括：
(1)设定试验电压Vt的电压调整量ΔV。
(2)设置试验电压Vt的初值为Vt＝Vtmax或者Vt＝Vtmin。
(3)若Vt＝Vtmax，则按照电压调整量ΔV，逐步下调试验电压Vt的值，直至试验电压Vt＝Vtmin；若Vt＝Vtmin，则按照电压调整量ΔV，逐步上调试验电压Vt的值，直至试验电压Vt＝Vtmax。
步骤(3)依据背景噪声的大小采取上调或下调方法，若在前半夜进行可听噪声试验时，由于背景噪声随着试验的进行是逐渐减小的，因此可采用下调试验电压法；如在后半夜进行可听噪声试验时，由于背景噪声随着试验的进行是逐渐增大的，因此可采用上调试验电压法。
3、测量高压直流线路的可听噪声的测试时间t包括：
若DL-DB≥30dB，则测试时间t≥2min；
若20≤DL-DB＜30dB，则测试时间t≥5min；
若10≤DL-DB＜20dB，则测试时间t≥10min；
若5≤DL-DB＜10dB，则测试时间t≥20min；
若0≤DL-DB＜5dB，则测试时间t≥30min；
其中，DL为可听噪声的分贝值，DB为背景噪声的分贝值。
四、架设电晕笼的地面上铺设有吸声材料，本实施例中采用铺设人工草皮进行降噪处理，具体为：
分别对型号为网状-10PE04-25的宽短草，型号为网状-50PE43-17的宽长草和型号为带梗单丝-50PE43-16的细长草进行吸声效果测试，得到如图6所示的吸声曲线，可以得到宽长草的吸声性能在所有频段都比其他两种类型的人工草皮的性能好，而其反射性能也就最差，铺设在电晕笼地面上更能减少地面反射的影响。
最后应当说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
Claims (6)
1.一种基于电晕笼的高压直流线路可听噪声测试方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1：搭建噪声测试系统；
步骤2：测量电晕笼内高压直流线路的起晕电压Vc；
步骤3：调整高压直流线路的试验电压Vt，测量所述高压直流线路的可听噪声；
搭建所述系统包括：
步骤1-1：将所述高压直流线路架设在电晕笼的内部；
步骤1-2：将N个传声器安装在电晕笼的笼壁上，测量高压直流线路的可听噪声，N至少为1；
步骤1-3：将一个传声器布置在距电晕笼M米处，测量高压直流线路的背景噪声，M至少为10；
所述步骤1-1中的高压直流线路为老化后的导线；若架设未使用过的导线，需将其在导线表面场强至少为32kV/cm的状态下至少进行72小时的电老化；
所述步骤1-2中笼壁上的每个传声器与电晕笼内高压直流线路之间的距离均相等；
所述步骤3中高压直流线路的试验电压Vt的限制条件为：Vtmin≤Vt≤Vtmax；
所述Vtmin为试验电压Vt的最小值，所述Vtmin≤Vc；
所述Vtmax为试验电压Vt的最大值，当所述试验电压Vt＝Vtmax时，高压直流线路的表面电场强度E≥32kV/cm。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述噪声测试系统包括工控机和多通道噪声分析仪；所述多通道噪声分析仪包括测量主机和传声器；
所述测量主机对传声器采集的噪声信号进行数据变换后，将其发送到工控机；
所述工控机，计算高压直流线路可听噪声的噪声等级，并记录每次进行可听噪声测试的气象参数。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3中调整高压直流线路的试验电压Vt，包括：
步骤3-1：设定试验电压Vt的电压调整量ΔV；
步骤3-2：设置试验电压Vt的初值为Vt＝Vtmax或者Vt＝Vtmin；
步骤3-3：若所述Vt＝Vtmax，则按照所述电压调整量ΔV，逐步下调所述试验电压Vt的值，直至试验电压Vt＝Vtmin；若所述Vt＝Vtmin，则按照所述电压调整量ΔV，逐步上调所述试验电压Vt的值，直至试验电压Vt＝Vtmax，试验时，选择电压逐渐增加或电压逐渐降低主要依据背景噪声情况而定。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3中测量高压直流线路的可听噪声的测试时间t包括：
若DL-DB≥30dB，则测试时间t≥2min；
若20≤DL-DB＜30dB，则测试时间t≥5min；
若10≤DL-DB＜20dB，则测试时间t≥10min；
若5≤DL-DB＜10dB，则测试时间t≥20min；
若0≤DL-DB＜5dB，则测试时间t≥30min；
其中，所述DL为可听噪声的分贝值，所述DB为背景噪声的分贝值。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电晕笼采用单正极电晕笼和双极电晕笼中的任一种。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，架设所述电晕笼的地面上铺设有吸声材料。
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|---|---|
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