第15章 電力系統(tǒng)電磁環(huán)境-2014

第6章電氣設(shè)備的預(yù)防性試驗6.1絕緣電阻的測試6.2泄漏電流的測量6.3介質(zhì)損耗角正切值的測量6.4局部放電的測試6.5電壓分布的測量6.6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)測高電壓工程基礎(chǔ)《高電壓工程基礎(chǔ)》（第二版）施圍邱毓昌張喬根（西安交通大學(xué)）編著劉青（西安科技大學(xué)）制作第15章電力系統(tǒng)的電磁環(huán)境

15.1交流輸電線路的電磁環(huán)境

15.2變電站的電磁環(huán)境

15.3直流輸電線路的電磁環(huán)境

15.4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

15.6電磁系統(tǒng)電磁環(huán)境的一般性防護方法15.1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)境地面工頻電場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，通常以離地1m高處的未畸變電場強度有效值作為度量地面電場的標(biāo)準(zhǔn)。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(yīng)物體的對地電容及對地絕緣狀況四周環(huán)境的屏蔽效應(yīng)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(dǎo)線對地高度相間距離分裂導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)尺寸單回路導(dǎo)線布置形式雙回路相序布置方式地面工頻電場限值GB16203–1996《作業(yè)場所工頻電場衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》作業(yè)場所工頻電場8小時最高限值為5kV/m必須進入超過最高限值的地點或延長接觸時間時，應(yīng)采取有效防護措施帶電作業(yè)人員應(yīng)該在全封閉式的屏蔽裝置中操作，或應(yīng)穿包括面部的屏蔽服HJ/T24–1998《500kV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4kV/m作為居民區(qū)工頻電場評價標(biāo)準(zhǔn)對超高壓輸電線路，規(guī)定了導(dǎo)線對地面和交叉物的最小垂直距離地面工頻電場經(jīng)過地區(qū)或交叉跨越35~110kV220kV330kV500kV居民區(qū)7.07.58.514非居民區(qū)6.06.57.510.5~11.0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6.06.57.510.5~11.0跨越電力線路3.04.05.06.0（至導(dǎo)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(dǎo)線對地面和交叉物的最小垂直距離/m地面工頻磁場分布當(dāng)輸電線路的導(dǎo)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）向世界各國推薦了一個工頻磁場照射限值臨時指導(dǎo)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地面工頻磁場限值HJ/T24-1998《500kV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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)國家推薦性標(biāo)準(zhǔn)GB/T17626.8-1998《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1~3秒短時工頻磁場試驗做出了相應(yīng)規(guī)定地面工頻磁場限值等級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1~3秒短時工頻磁場試驗等級15.1.2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0.15~4MHz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。無線電干擾干擾源輸電線路導(dǎo)線、絕緣子或線路金具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(dǎo)線接續(xù)管、修補管、均壓、屏蔽環(huán)的火花放電……無線電干擾影響因素天氣導(dǎo)線參數(shù)、高度、相間距離導(dǎo)線（子導(dǎo)線）界面分裂導(dǎo)線數(shù)……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(biāo)準(zhǔn)GB15707-1995《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可聽噪聲影響因素天氣條件氣象條件海拔限值國家標(biāo)準(zhǔn)GB3096《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》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(biāo)準(zhǔn)GB/T14623《城市區(qū)域環(huán)境噪聲測量方法》15.2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(yán)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15.2.1變電站的工頻電磁場及其限值變電站中帶電設(shè)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(dǎo)體上的電荷和在接地構(gòu)架上感應(yīng)的電荷會產(chǎn)生工頻電場，產(chǎn)生工頻電場強度較高的設(shè)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10~15kV/m變電站圍墻處場強則應(yīng)不大于5kV/m工頻磁場變電站內(nèi)工頻磁場強度高的設(shè)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)干擾傳導(dǎo)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(dāng)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。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(shè)備的散熱孔、顯示板等孔縫侵入二次設(shè)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15.2.3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(yīng)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(shè)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(yīng)雷15.2.4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（μV/m）（頻率為1MHz）?？陕犜肼曌冸娬镜目陕犜肼曋饕獊碓从谠O(shè)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。15.3直流輸電線路的電磁環(huán)境15.3.1直流線路電暈當(dāng)直流線路發(fā)生電暈后，將除導(dǎo)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由導(dǎo)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）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(dǎo)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。電場限值DL/T436-2005《高壓直流架空送電線路技術(shù)導(dǎo)則》

民房所在地面未畸變合成場強不應(yīng)超過15kV/m（對應(yīng)于濕導(dǎo)線）±500kV直流輸電線路下地面的合成場強限值取為30kV/m±500kV直流輸電線路線下離子電流密度限值為100nA/m2電場限值DLT1088-2008《±800kV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)域的合成場強限值為30kV/m±800kV直流輸電線路線下離子電流密度限值為100nA/m2磁場我國DLT1088-2008規(guī)定±800kV直流輸電線路下方的磁感應(yīng)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(dǎo)線可聽噪聲輸電線路導(dǎo)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(yán)重時會對輸電線路附近居民帶來煩躁和不安，因此設(shè)計和建設(shè)直流線路時，應(yīng)將可聽噪聲限制到合理范圍內(nèi)。15.4換流站的電磁環(huán)境15.4.1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(fù)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(fù)雜的電磁環(huán)境換流站電磁環(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(shè)備電暈產(chǎn)生的電磁騷擾換流站高壓設(shè)備火花放電產(chǎn)生的電磁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15.5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(yán)重的自然界電磁干擾源之一，雷電引起的效應(yīng)可分為直接效應(yīng)和非直接效應(yīng)兩種。太陽風(fēng)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(fēng)暴太陽風(fēng)暴太陽風(fēng)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(yīng)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