Акустический шум и радиопомехи воздушных линии электропередачи

Ухо человека воспринимает в виде звука не все колебания, а лишь те, частота которых лежит в пределах от 17 до 20 тыс. Гц.

Количественным параметром звука является его громкость, измеряемая по логарифмической шкале, в которой каждая ступень соответствует изменению интенсивности шума в 10 раз и называется белом. Величина, в 10 раз меньшая бе­ла, носит название децибела (дБ).

Для оценки негативного для человека воздействия шума одним параметром пользуются шкалой, которая определяет шум по четырем различным частотным характеристикам и вносит поправки на другие воздействия. Эта шкала обозна­чается буквой А и записывается как дБА. Частоты свыше 90 дБА могут вызывать глухоту, поэтому не разрешается на­ходиться в обстановке шума при частоте 90 дБА более 8 ч, при частоте 93 дБА — более 4 ч, 96 дБА — более 2 ч, 99 дБА — более 1 ч.

Воздействие сильного шума на организм человека приво­дит не только к потере слуха. Шум, кроме этого, может стать причиной нервных заболеваний, язвенной болезни, расстрой­ства эндокринной и сердечно-сосудистой систем. При чрез­мерной силе звука или значительной его длительности может возникнуть перевозбуждение клеток коры головного мозга, приводящее к охранительному торможению и изменению от­ветной реакции. Резкий, сильный звук вызывает усиленное сердцебиение и повышает кровяное давление.

Адаптация к регулярным и частым шумам наступает го­раздо легче, чем к нерегулярным и редким.

Инфразвуки частотой ниже 20 Гц в диапазоне 5—10 Гц вызывают у некоторых людей вибрацию органов и почти у всех (до 70%) ухудшение зрения; при частоте звука 12, 14 и 19 Гц ощущается звон в ушах. Инфразвуки отражаются на всех видах интеллектуальной деятельности, вызывают ощущение тревоги и страха. Наиболее чувствительны к дей­ствию шума люди старшего возраста. Так, в возрасте до 27 лет на шум реагирует примерно половина людей, а в воз­расте старше 27 лет — более 70%.

Нормируемыми параметрами шума приняты уровни сред­них квадратичных звуковых давлений и уровни звука L. Не­постоянный шум оценивается в эквивалентных уровнях зву­ка L _экв, дБА, под которыми понимается его среднестатисти­ческий уровень, оказывающий то же воздействие, что и по­стоянный шум того же уровня.

При своей работе линии электропередачи сверх- и ульт­равысокого напряжения создают акустические шумы, влия­ющие на экологическую обстановку. Шум вызы­вается коронным разрядом на проводах. При отсутствии осадков он определяется «электрическим ветром»—движе­нием воздуха по замкнутым траекториям, вызванным лавинно-импульсным механизмом разряда с отдельных точек по­верхности провода, положение которых регулируется сопря­женными воздушными потоками. При наличии капель дождя на проводе возникает новый процесс, связанный с деформа­цией заряженных капель и их отрывом от поверхности про­вода.

Уровень шума, дБА, на расстоянии 100 м от крайней фазы в зависимости от параметров ВЛ и параметров режима ее работы приближенно можно определить по формуле

где Етах—действующее значение максимальной напряженности поля на поверхности провода, кВ/м; r_o—радиус про­вода, см; п—число составляющих проводов в фазе; у — рас­стояние от крайней фазы, м.

Наличие трех фаз можно учесть путем добавления к по­лученному результату по выражению (4.1) 3—4 дБА.

По своим характеристикам шум от линии электропереда­чи может быть отнесен к широкополосным шумам с непре­рывным спектром шириной полосы более одной октавы, чис­тые тона спектра при этом в отдельности не учитываются.

По временной характеристике его можно отнести к непо­стоянным шумам с интенсивностью L, колеблющейся по вре­мени.

В соответствии с законом Вебера—Фехнера прирост си­лы слухового ощущения пропорционален логарифму отноше­ния интенсивностей двух сравниваемых раздражений. Это дало основание ввести понятие уровня интенсивности звука, определяемое как:

Для интерпретации норм на шумы вводится понятие громкости звука. Через громкость звука учитываются разли­чия слуховых ощущений шума одинаковой интенсивности, но разных частот. Уровень громкости звука на частоте 1000 Гц считается равным его интенсивности в децибелах.

Непостоянные шумы оцениваются по статистическим ха­рактеристикам в течение некоторого периода времени. Ха­рактеристикой непостоянного шума является эквивалентный (по энергии) уровень звука, дБА,

где f — число отсчетов в данном интервале изменения уров­ня звука по отношению к общему числу отсчетов, %; L — средний уровень звука в n интервале, дБА.

Использование параметра L _экв позволяет показать, что кратковременное увеличение шума вызывает менее острую реакцию, чем постоянно действующий шум того же уровня.

В настоящее время имеются статистические данные по из­мерению шумов а ЛЭП напряжением более 1000 кВ. Так, по­лучены зависимости роста шумов при изменении напряже­ния на линии. Напряженность поля Еo на поверхности прово­да при этих измерениях изменялась от 19 до 29 кВ/см. В дождь изменение максимального градиента на поверхности провода на 1 кВ/см приводит к изменению уровня шума от линии в среднем на 1,6 дБА. Эта зависимость может быть выражена формулой

Затухание акустических шумов при удалении от линии, полученное по результатам измерений, имеет вид

где R₁, R₂—начальное и конечное расстояния от линии.

По зарубежным исследованиям получена зависимость акустического шума линии от радиуса провода Гц в санти­метрах:

В проводах линии токи, вызывающие радиопомехи, воз­буждаются также коронным разрядом и содержат пакеты импульсов, генерируемых в положительные полупериоды пе­ременного напряжения. Соответственно электромагнитные поля радиопомех содержат пакеты импульсов, частота следо­вания которых изменяется от частоты синусоидального на­пряжения до утроенного значения этой частоты. Из-за отно­сительно большого интервала времени между пакетами им­пульсов они представляют собой импульсную помеху, а не «белый шум». Возникающие высокочастотные волны распро­страняются вдоль линии.

Продолжительность полупериода такова, что ионы, обра­зованные во время смены знака напряжения, не могут уда­литься более чем на несколько десятков сантиметров (при­мерно 30 см) от каждого провода. Радиопомехи, возникаю­щие во время отрицательного полупериода, незначительны. Однако значительные положительные кистевые разряды, по­являющиеся в большей части положительного полупериода, вызывают интенсивные паразитные поля. Спектр каждого коронного разряда имеет характер «белого шума» вплоть до частот, близких к 1 МГц, далее он резко падает (рис. 4.1). Каждый коронный разряд распространяет непосредствен­но вокруг себя сферическое излучение, которое было выявле­но на больших естественных или искусственных кистевых разрядах. Воздушная линия представляет собой для импуль­сных или высокочастотных волн волноводы.

Уровень радиопомех под воздействием метеорологических условий увеличивается (рис. 4.2).

Уровень помех связан с изменением подвеса провода h и расстоянием от вертикали наиболее близкого проводника у и снижается по мере удаления от линии, поскольку пара­зитное поле Епар имеет характер направленного униполярно­го поля, убывающего по закону, близкому к

где Ео—напряженность на поверхности провода, кВ/м.

Необходимо упомянуть о явлении экранирующего эффек­та высоковольтной ВЛ, влияющей на уровень сигналов ра­диостанций.