第15章 電力系統(tǒng)的電磁環(huán)境-2014

1、高電壓工程基礎第第6 6章章 電氣設備的預防性試驗電氣設備的預防性試驗6.1 絕緣電阻的測試絕緣電阻的測試6.2 泄漏電流的測量泄漏電流的測量6.3 介質(zhì)損耗角正切值的測量介質(zhì)損耗角正切值的測量6.4 局部放電的測試局部放電的測試6.5 電壓分布的測量電壓分布的測量6.6 絕緣油的電氣試驗和氣相色譜分析絕緣油的電氣試驗和氣相色譜分析6.7 絕緣狀態(tài)的在線監(jiān)測絕緣狀態(tài)的在線監(jiān)測高電壓工程基礎高電壓工程基礎高電壓工程基礎（第二版）施圍 邱毓昌 張喬根（西安交通大學）編著劉青（西安科技大學）制作高電壓工程基礎第第15章章 電力系統(tǒng)的電磁環(huán)境電力系統(tǒng)的電磁環(huán)境 15.1 交流輸電線路的電磁環(huán)境交流輸電

2、線路的電磁環(huán)境 15.2 變電站的電磁環(huán)境變電站的電磁環(huán)境 15.3 直流輸電線路的電磁環(huán)境直流輸電線路的電磁環(huán)境 15.4 換流站的電磁環(huán)境換流站的電磁環(huán)境 15.5 電力系統(tǒng)外部的電磁騷擾環(huán)境電力系統(tǒng)外部的電磁騷擾環(huán)境 15.6 電磁系統(tǒng)電磁環(huán)境的一般性防護方法電磁系統(tǒng)電磁環(huán)境的一般性防護方法高電壓工程基礎15.1 交流輸電線路的電磁環(huán)境交流輸電線路的電磁環(huán)境 15.1.1 交流輸電線路的工頻電磁環(huán)境交流輸電線路的工頻電磁環(huán)境地面工頻電場輸電線路下的工頻電場強度在離地輸電線路下的工頻電場強度在離地2m的范圍內(nèi)比較均勻，的范圍內(nèi)比較均勻，通常以通常以離地離地1m高處的未畸變電場強度有效值高處

3、的未畸變電場強度有效值作為度量地面作為度量地面電場的標準。電場的標準。高電壓工程基礎地面工頻電場主要考慮330kV及以上電壓等級的架空輸電線路。電場的影響程度 電場強度 被感應物體的對地電容及對地絕緣狀況 四周環(huán)境的屏蔽效應高電壓工程基礎765kV輸電線路產(chǎn)生的地面電場分布地面工頻電場電場強度的分布和大小 導線對地高度 相間距離 分裂導線的結(jié)構(gòu)尺寸 單回路導線布置形式 雙回路相序布置方式高電壓工程基礎地面工頻電場限值GB162031996作業(yè)場所工頻電場衛(wèi)生標準作業(yè)場所工頻電場8小時最高限值為5 kV/m必須進入超過最高限值的地點或延長接觸時間時，應采取有效防護措施帶電作業(yè)人員應該在全封閉式的

4、屏蔽裝置中操作，或應穿包括面部的屏蔽服HJ/T241998500kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評價技術(shù)規(guī)范對500kV超高壓送變電工程推薦暫以4 kV/m作為居民區(qū)工頻電場評價標準對超高壓輸電線路，規(guī)定了導線對地面和交叉物的最小垂直距離高電壓工程基礎地面工頻電場經(jīng)過地區(qū)或交叉跨越35110kV220 kV330 kV500 kV居民區(qū)7.07.58.514非居民區(qū)6.06.57.510.511.0交通困難地區(qū)5.05.56.58.5跨越公用鐵塔，至塔頂7.58.59.514跨越等級公路，至地面7.08.09.014跨越通航河流至五年一遇洪水位6.07.08.09.5至最高航行水位的最高船

5、桅頂2.03.04.05.5跨越不通航河流至百年一遇水位3.04.05.06.5冬季至水面6.06.57.510.511.0跨越電力線路3.04.05.06.0（至導線、地線）跨越電力線路3.04.05.08.5（至桿塔塔頂）跨越弱電線路3.04.05.08.5導線對地面和交叉物的最小垂直距離 / m高電壓工程基礎地面工頻磁場分布 當輸電線路的導線中有電流流過時，就會在周圍產(chǎn)生工頻磁場。 一般可認為三相電流產(chǎn)生的磁場互相抵消，而在線路附近工頻磁場不容忽略。不同電壓等級的輸電線路產(chǎn)生的地面磁場分布高電壓工程基礎地面工頻磁場限值國際輻射防護協(xié)會（IRPA）所屬國際非電離輻射防護委員會（ICNIRP

6、）向世界各國推薦了一個工頻磁場照射限值臨時指導原則，把照射值分為職業(yè)照射和公眾照射限值。受照現(xiàn)象磁通密度B（mT）職業(yè)整工作日內(nèi)0.5短時內(nèi)5局限于四肢25公眾每天至多達24h0.1每天數(shù)小時內(nèi)1IRPA-ICNIRP推薦的工頻磁場照射限值高電壓工程基礎地面工頻磁場限值 HJ/T 24-1998500kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評價技術(shù)規(guī)范 推薦應用表15-2中公眾全天輻射時的工頻限值0.1mT作為磁場強度的公眾安全評價標準 國家推薦性標準GB/T 17626.8-1998電磁兼容試驗和測量技術(shù) 工頻磁場抗擾度試驗 對穩(wěn)定和13秒短時工頻磁場試驗做出了相應規(guī)定高電壓工程基礎地面工頻磁場

7、限值等級12345磁場強度（A/m）131030100待定穩(wěn)定持續(xù)工頻磁場試驗等級等級12345磁場強度（A/m）3001000待定13秒短時工頻磁場試驗等級高電壓工程基礎15.1.2 交流輸電線路的高頻電磁環(huán)境交流輸電線路的高頻電磁環(huán)境電暈根據(jù)大量測量的結(jié)果統(tǒng)計出的輸電線路電暈放電的能量集中在0.154MHz頻率范圍內(nèi)。無線電干擾無線電干擾（簡稱RI，或稱為無線電噪聲RN，有時也稱無線電騷擾）是指在無線電頻段可能對正常的通信信號造成影響的電磁干擾。輸電線路無線電干擾主要是對調(diào)幅廣播、通信（550kHz 12MHz）和電視產(chǎn)生干擾。高電壓工程基礎無線電干擾干擾源 輸電線路導線、絕緣子或線路金具

8、等電暈放電 絕緣子表面污穢產(chǎn)生的間歇性放點 有缺陷絕緣子的間隙擊穿火花 連接金具、線夾的火花放電 間隔棒、導線接續(xù)管、修補管、均壓、屏蔽環(huán)的火花放電 高電壓工程基礎無線電干擾影響因素 天氣 導線參數(shù)、高度、相間距離 導線（子導線）界面 分裂導線數(shù) 高電壓工程基礎無線電干擾限值 國際無線電干擾特別委員會（CISPR）推薦26dB作為評價無線電干擾影響的可接受的信噪比 國家標準GB 15707-1995高壓交流架空送電線無線電干擾限值規(guī)定了高壓交流架空送電線路在正常運行時的無線電干擾限值可聽噪聲交流高壓輸電線路由電暈產(chǎn)生的可聽噪聲有兩種，即寬頻帶噪聲和交流聲高電壓工程基礎可聽噪聲影響因素 天氣條件

9、 氣象條件 海拔限值 國家標準GB 3096城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準針對輸電線路、變電站等產(chǎn)生的噪聲，規(guī)定了城市五類區(qū)域的環(huán)境噪聲最高限值 噪聲測試可參照按照國家標準GB/T 14623城市區(qū)域環(huán)境噪聲測量方法高電壓工程基礎15.2 變電站的電磁環(huán)境變電站的電磁環(huán)境 變電站是電磁環(huán)境較為惡劣的場所，自然和人工操作均可能產(chǎn)生嚴重的電磁騷擾。變電站內(nèi)主要電磁騷擾以及各種電磁騷擾對二次系統(tǒng)的耦合途徑高電壓工程基礎15.2.1 變電站的工頻電磁場及其限值變電站的工頻電磁場及其限值變電站中帶電設備會在周圍的空間產(chǎn)生工頻電場和磁場。工頻電場變電站運行時各種帶電導體上的電荷和在接地構(gòu)架上感應的電荷會產(chǎn)生工頻電場

10、，產(chǎn)生工頻電場強度較高的設備依次為母線、電容器、架空進出線，而變壓器產(chǎn)生的電場強度相對較小。限值 對運行人員經(jīng)常巡視或檢查必經(jīng)的地方，一般規(guī)定為小于8kV/m，其它地方則不大于10kV/m，少數(shù)地區(qū)允許最大場強為1015kV/m 變電站圍墻處場強則應不大于5kV/m高電壓工程基礎工頻磁場變電站內(nèi)工頻磁場強度高的設備主要是母線和電抗器等。15.2.2 開關(guān)操作引起的暫態(tài)干擾開關(guān)操作引起的暫態(tài)干擾傳導耦合變電站中有很多隔離開關(guān)和斷路器的常規(guī)操作，如隔離開關(guān)切、合高壓空載母線，斷路器切、合高壓母線和高壓線路，投切電容器組合投切空載變壓器及電抗器等。當開關(guān)操作使系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化時，會產(chǎn)生操作過電壓。高

11、電壓工程基礎輻射耦合高頻輻射電磁場可直接輻射到非屏蔽電纜的芯線上，也可以通過二次設備的散熱孔、顯示板等孔縫侵入二次設備。（1）空氣絕緣變電站（AIS）的電磁輻射特性（2）氣體絕緣變電站（GIS）的電磁輻射特性高電壓工程基礎15.2.3 雷擊避雷針等構(gòu)件引起的干擾雷擊避雷針等構(gòu)件引起的干擾雷擊避雷針或微波塔等高大構(gòu)件 暫態(tài)電磁場，對鄰近的二次回路感應耦合產(chǎn)生騷擾電壓和電流 經(jīng)地網(wǎng)泄放入地的雷電流引起地網(wǎng)電位升高以及接地系統(tǒng)中各接地點間很大的電位差 沿地網(wǎng)敷設的電纜的屏蔽層中流過雷電流，通過轉(zhuǎn)移阻抗在電纜芯線間以及芯線對地間產(chǎn)生暫態(tài)騷擾電壓輸電線路遭受直擊雷或感應雷高電壓工程基礎15.2.4 變電

12、站的無線電干擾及可聽噪聲變電站的無線電干擾及可聽噪聲無限電干擾變電站的無線電干擾會影響無線電、電視等的接收質(zhì)量。變電站配電裝置圍墻外20m處（非出線方向）的無線電干擾水平不宜大于50dB（V/m）（頻率為1MHz）。高電壓工程基礎可聽噪聲變電站的可聽噪聲主要來源于設備運行時的機械振動和電暈放電兩個方面。變電站內(nèi)主要噪聲來源為變壓器和電抗器，其噪聲頻率以中低頻為主。高電壓工程基礎15.3 直流輸電線路的電磁環(huán)境直流輸電線路的電磁環(huán)境 15.3.1 直流線路電暈直流線路電暈當直流線路發(fā)生電暈后，將除導線以外的整個空間分為電離區(qū)和非電離區(qū)兩部分。電離區(qū)和非電離區(qū)的帶電粒子的運動，形成了直流輸電線路上

13、的電暈電流，由此造成電暈損失。15.3.2 直流輸電線路的電磁場及其限值直流輸電線路的電磁場及其限值 由導線所帶電荷產(chǎn)生的靜電場 由空間電荷產(chǎn)生的電場，稱為離子流電場電場（合成電場）高電壓工程基礎電場雙極直流輸電線路電力線和帶電離子分布示意圖空間電荷在電場作用下的運動，形成離子電流。由極導線向大地流動的離子電流，遇到對地絕緣的物體，將附著在該物體上形成物體帶電現(xiàn)象，可能引起暫態(tài)電擊。高電壓工程基礎電場限值限值 DL/T 436-2005高壓直流架空送電線路技術(shù)導則高壓直流架空送電線路技術(shù)導則 民房所在地面未畸變合成場強不應超過民房所在地面未畸變合成場強不應超過15kV/m（對應于（對應于濕導線

14、）濕導線）500kV直流輸電線路下地面的合成場強限值取為直流輸電線路下地面的合成場強限值取為30kV /m500kV直流輸電線路線下離子電流密度限值為直流輸電線路線下離子電流密度限值為100nA/m2高電壓工程基礎電場限值限值DLT 1088-2008800kV特高壓直流線路電磁環(huán)境參數(shù)制特高壓直流線路電磁環(huán)境參數(shù)制800kV直流輸電線路鄰近民房時，民房處的地面合成場直流輸電線路鄰近民房時，民房處的地面合成場強限值為強限值為25kV/m線路跨越農(nóng)田、公路等人員容易到達區(qū)域的合成場強限值線路跨越農(nóng)田、公路等人員容易到達區(qū)域的合成場強限值為為30kV/m800kV直流輸電線路線下離子電流密度限值為

15、直流輸電線路線下離子電流密度限值為100nA/m2高電壓工程基礎磁場我國DLT 1088-2008規(guī)定800kV直流輸電線路下方的磁感應強度限值為10mT。15.3.3 直流輸電線路的無線電干擾和可聽噪聲直流輸電線路的無線電干擾和可聽噪聲與交流輸電線路一樣，電暈放電會對線路周圍無線電正常接收產(chǎn)生干擾。無線電干擾直流線路的無線電干擾主要來源于正極性導線高電壓工程基礎可聽噪聲輸電線路導線產(chǎn)生電暈后，會伴隨產(chǎn)生可聽噪聲，直流線路電暈放電時產(chǎn)生的可聽噪聲主要來自正極性流注放電。輸電線路因電暈放電產(chǎn)生的可聽噪聲，嚴重時會對輸電線路附近居民帶來煩躁和不安，因此設計和建設直流線路時，應將可聽噪聲限制到合理范

16、圍內(nèi)。高電壓工程基礎15.4 換流站的電磁環(huán)境換流站的電磁環(huán)境 15.4.1 換流站的電磁環(huán)境特點換流站的電磁環(huán)境特點直流換流站作為交直流轉(zhuǎn)換的中心，是交直流輸電系統(tǒng)的交匯點，電磁環(huán)境非常復雜 一次系統(tǒng)方面 二次系統(tǒng)方面高壓直流換流站穩(wěn)態(tài)運行和開關(guān)操作時，均會產(chǎn)生非常復雜的電磁環(huán)境高電壓工程基礎換流站電磁環(huán)境 直流電磁環(huán)境 工頻電磁環(huán)境 由交直流電暈產(chǎn)生的高頻電磁環(huán)境 由換流閥開關(guān)過程中產(chǎn)生的高頻電磁環(huán)境 15.4.2 換流站的電磁搔擾源分類換流站的電磁搔擾源分類高電壓工程基礎高頻電磁環(huán)境騷擾源： 換流閥運行引起的持續(xù)電磁騷擾 換流站高壓設備電暈產(chǎn)生的電磁騷擾 換流站高壓設備火花放電產(chǎn)生的電磁

17、騷擾 斷路器操作和故障暫態(tài)引起的電磁騷擾 雷電等外界原因產(chǎn)生的電磁騷擾高電壓工程基礎15.5 電力系統(tǒng)外部的電磁騷擾源電力系統(tǒng)外部的電磁騷擾源 除了電力系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的電磁騷擾源外，電力系統(tǒng)還面臨雷電、太陽活動等自然現(xiàn)象引起的電磁環(huán)境，以及高空核爆電磁脈沖、高功率微波等人為電磁環(huán)境。雷電雷電是最為嚴重的自然界電磁干擾源之一，雷電引起的效應可分為直接效應和非直接效應兩種。太陽風暴太陽上各種劇烈的爆發(fā)活動在短時間內(nèi)釋放大量能量，并將大量的磁化等離子體、高能粒子和增強的電磁輻射拋射到行星際空間，人們形象地稱之為太陽風暴高電壓工程基礎太陽風暴太陽風暴會引起地磁暴，對于中性點直接接地的電力系統(tǒng)，地磁暴產(chǎn)生的地面感應電勢（ESP）會在三相輸電線路、變壓器星型接法的繞組、接地極以及大地構(gòu)成的閉合回路中形成地磁感應電