输电线路低噪声导线的开发研究

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.பைடு நூலகம் 导线风噪声的特点
导线风噪声一般是指自然风作用在导线上所产 生的人耳所难以忍受的声音。风噪声的振动频率大 致为 &% T !&% RU， 属于声音的低频范围
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。导线风
噪声具有较强的穿透力， 随着空间距离的增大衰减
收稿日期： !%%& ? %= ? !%
作者简介： 尤传永， （ :$W& ? ） ， 男， 国电电力建设研究所副所长， 教授级高工， 工学硕士， 长期从事输电线路防振和防舞动研究， 以及输电导
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较慢， 因此能传播到较远的地方， 一般可达 : %%% B。 日本从上世纪 "% 年代后期开始出现 &%% S5 超高压 输电线路。由于超高压线路输电容量大， 导线截面 大， 分裂数多， 铁塔高， 导线产生风噪声的几率增大。 而且， 日本国土狭窄， 线路往往要经过人口稠密地 区， 一般的民用建筑隔音材料只能防止高频噪声， 难 以隔离低频噪声， 居民的抱怨日益增多， 风噪声问题 变得日趋严重， 引起了有关部门的重视。随即开始 对输电导线风噪声的机理及其防治的方法进行研 究， 人们逐渐对输电导线风噪声有了较为清晰的认 识。 一般来说， 导线风噪声具有如下特点： （: ）经过 开阔地或者跨越山谷地区、 风向与导线几乎成直角 的输电线路， 容易发生风噪声； （ ! ）冬季刮强风时， 容易发生风噪声； （ V ）大截面、 多分裂导线容易发生
图 !" 导线风噪声扰流线缠绕方式
为了有效地降低导线风噪声， 在需要采取缠绕 扰流线措施的场合， 从悬垂线夹出口处开始， 在导线 的全档长度上都要安装。在装有防振锤的场合， 可 从防振锤线夹出口处开始安装。扰流线的螺旋方向 分为右旋和左旋 $ 种方向。在分裂导线的场合， 相 邻的次档距上应安装不同旋向的扰流线， 相邻的子 导线上也应安装不同旋向的扰流线， 以增强降低导 线风噪声的效果。 导线风噪声所缠绕的扰流线的单根长度， 用于 导线和地线时有所不同， 分别为 $& ’ ( 和 #& ’ (。 日本采取缠绕 据资料统计， 截至 #!!) 年 #$ 月底前， 扰流线措施降低风噪声的业绩如表 $ 所示。
加。综合考虑了以上各个方面， 经过反复试验研究， 在上世纪 +* 年代开发出了低噪声导线， 并从 #!+) 年开始在 ’** ,- 输电线路中实际使用。低噪声导 线是在导线制造过程中， 直接在其外层绞制上若干 股类似扰流线的异型线股。这种异型线股的高度要 比扰流线的直径小， 而且具有一定的开角， 使新型低 噪声导线不会增加导线的电晕噪声和无线电干扰水 平， 而且与缠绕扰流线措施具有同等的防风噪声效 果。因此低噪声导线是一种兼顾防风噪声和电晕噪 声的特种导线。 图 % 所示为单导线突起部开角与风噪声水平的 关系曲线。由图可见， 对于单导线突起部高度 . / #& ’((、突起部开角 ! / $*0 1 #$*0 的场合，风噪声水 平大约降低了 #’ 23 ， 具有与单纯缠绕扰流线方法 相当的防风噪声效果。为了降低导线的电晕噪声和 无线电干扰水平， 有的低噪声导线外层全部采用梯 型截面的线股绞制， 其中部分线股的高度较高， 在导 线表面形成一定的突起。
比较 有 代 表 性 的 B88 D. 输 电 线 路 常 用 导 线 %C=?$38 E $ 采取缠绕扰流线措施前后的风噪声功 率谱如图 " 所示。由图 " 可见， 采取缠绕扰流线措 施后处于风噪声的主要频率带的噪声水平降低了 38 @F 以上。
#" 导线风噪声的防治措施
导线风噪声是随着气流从导线周围剥离引起压 万方数据因此设法改变导线断面形状或者 力变动而产生的，
万方数据
线和电力金具的研究。
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电! 力! 建! 设
第 "# 卷
风噪声； （ $ ）导线风噪声类似于喷气式飞机发出的 低频 “ 吼” 音， 与铁塔部件、 绝缘子产生的高频声音 不同。
增加导线表面的粗糙度， 使气流处于乱流剥离状态， 就有可能降低导线风噪声。在上世纪 <8 年代， 作为 实用化的导线风噪声防治对策， 开发了用铝线或铝 （ 见图 3 ） 。大量 包钢线制成的扰流线 （ =>)0*( ?’@ ） 的试验和现场实测证明， 用这种扰流线缠绕在导线 周围， 可以有效地降低导线风噪声。但其副作用是， 在导线上缠绕扰流线后， 导线的电晕噪声和无线电 干扰水平均略有增加。因此， 扰流线的外径和节距 等技术参数， 对降低导线风噪声以及控制电晕噪声 和无线电干扰水平的效果至关重要。经过在低噪声 风洞等试验室的反复试验以及在线路现场的实测， 得到了不同导线和地线所需用的扰流线的外径和节 距等结构参数的优化结果 （ 详见表 3 ） 。
# # 随着输电线路不断地向大容量和超、 特高压化 发展， 由输电导线带来的风噪声和电晕噪声以及对 环境的影响问题， 越来越受到人们的关注， 并逐步成 为线路建设中必须解决的重要课题之一。日本从上 世纪 "% 年代后期建设超高压线路开始， 即对输电导 线风噪声和电晕噪声的机理及其防止对策进行不断 的研究， 取得了不少成果， 特别是在上世纪 $% 年代， 在特高压 : %%% S5 输电线路上应用了相当数量的 低噪声导线， 其经验可供我们借鉴
!" 导线风噪声的发生机理
众所周知， 固体在流体中发生振动时会引起周 围流体的压力变动， 因而产生声波并向四周传播。 但是， 有时固体在流体中即使不发生振动也会产生 声音。这种由传播声波的介质自身的运动所产生的 声音叫作压力噪声。在架空输电线路中， 风吹过导 线后所引起的噪声就是其中一例， 通常把这种噪声 称为导线风噪声 （ %&’()*+ ,’)-& ） 。导线风噪声是指 风吹过导线后、 从导线表面剥离形成卡门涡流、 引起 压力变化所产生的一种空气振动。虽然， 这种流体 剥离在导线的背风侧形成的卡门涡流， 也会引起导 线的微风振动 （ %&’()*+ .)/0*1)’+ ） ， 但是导线风噪声 与导线的微风振动是 " 个概念完全不同的物理现 象。导线风噪声是导线周围空气的压力波动， 而导 线的微风振动则是导线自身在垂直方向的振动。 导线风噪声的性质与导线的材质、 振动特性无 关， 与导线的外表面形状、 特征、 直径大小以及风的 情况有很大的关系。一般来说， 导线的外表面越光 滑、 风越接近层流， 则风噪声水平越高。 导线风噪声的频率与导线的直径和风速有关， 其计算公式如下： ! 2 "# $ % 式中! !— — —导线风噪声的主要频率； 45 #— — —风速， 6 7 -； "— — —斯托罗哈尔数， " 2 89 " ； %— — —导线的直径， 6。 由 （3） 式可知，导线风噪声的频率随导线的直 径增大而减小， 随风速的增大而增大。 虽然导线微风振动和导线风噪声都与卡门涡流 有关， 两者频率的公式一样， 但是两者的物理概念和 发生机理不同， 因此防治的方法也不同。导线微风 振动的频率大致为 : ; 3"8 45， 振幅一般在导线直 主要是根据能 径的 : 倍以下。防治导线微风振动， 量平衡原理在导线上安装阻尼减振装置 （ 例如防振 锤、 阻尼线等） 来消耗或吸收风的输入能量， 从而降 低导线微风振动的水平。但这种方法对防治导线风 噪声无效。 （3）
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输电线路低噪声导线的开发研究
尤传永
（ 国电电力建设研究所， 北京市 :%%%&& ）
［摘# 要］ # 随着输电线路电压等级的提高， 大截面导线、 分裂导线的应用越来越多， 风噪声和电晕噪声的问题日趋严 重。导线风噪声是风吹过导线后， 由导线表面的流体剥离所引起的压力变化所产生。在导线表面采取缠绕扰流线措 施或直接使用低噪声导线， 能够降低导线风噪声和电晕噪声水平。目前我国尚未开展防导线风噪声的研究。在我国 输电线路飞速发展、 特别是在特高压输电线路的前期准备工作中， 应及时开展防导线风噪声的试验研究。 ［ 关键词］ # 输电线路# 导线风噪声# 电晕噪声# 扰流线# 低噪声导线 中图分类号： ;<=&!# 文献标识码： ># 文章编号： :%%% ? =!!$ （ !%%& ） %$ ? %%%: ? %&
@)A)(/9B)2+ C2D 8+4DE /2 F/0 7/-3) 1/2D4*+/, /G ;,C23B-33-/2 F-2)3
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