(高清版)GB∕T 37543-2019 直流輸電線(xiàn)路和換流站的合成場(chǎng)強(qiáng)與離子流密度的測(cè)量方法

ICS33.100GB/T37543—2019直流輸電線(xiàn)路和換流站的合成場(chǎng)強(qiáng)與離子流密度的測(cè)量方法國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局GB/T37543—2019 I 2術(shù)語(yǔ)和定義 4測(cè)量方法 5測(cè)量記錄與數(shù)據(jù)處理 4附錄A(規(guī)范性附錄)場(chǎng)磨校準(zhǔn)方法 附錄B(規(guī)范性附錄)離子流密度測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)方法 GB/T37543—2019本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC246)提出并歸口。GB/T37543—2019注1:單位為kV/m。注3:改寫(xiě)DL/T1088—2008,定義3.1。注1:單位為nA/m2。注2:改寫(xiě)DL/T1088—2008,由交替暴露于被測(cè)電場(chǎng)的導(dǎo)體構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)式直流電場(chǎng)測(cè)量?jī)x。2遜板的示意圖見(jiàn)圖2,金屬保護(hù)帶應(yīng)良好接地。圖1威爾遜板測(cè)量離子流的示意圖離子流采集板金屬保護(hù)帶離子流采集板圖2威爾遜板示意圖3.4測(cè)量?jī)x器應(yīng)在校準(zhǔn)有效期內(nèi)。場(chǎng)磨和離子流密度測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)方法見(jiàn)附錄A和附錄B。4.1一般要求地面合成場(chǎng)強(qiáng)、離子流密度的測(cè)量，應(yīng)在無(wú)雨、無(wú)雪、無(wú)霧、風(fēng)速小于2m/s的天氣下進(jìn)行，且相對(duì)濕度應(yīng)在80%以下。測(cè)量合成場(chǎng)強(qiáng)和離子流密度時(shí)，測(cè)量?jī)x器應(yīng)直接放置在地面上(金屬板與地面間的距離應(yīng)小于200mm),接地板應(yīng)良好接地，測(cè)量布置示意圖見(jiàn)圖3。測(cè)量報(bào)告應(yīng)清楚標(biāo)明測(cè)量?jī)x器放置的具體位置。3正極負(fù)極距離不大于200mm測(cè)量?jī)x器使用自動(dòng)記錄或人工記錄方式，單次測(cè)量時(shí)間不少于10min。每個(gè)測(cè)量點(diǎn)每個(gè)測(cè)量時(shí)間段的測(cè)量數(shù)據(jù)不少于100個(gè)。測(cè)量?jī)x器應(yīng)與測(cè)量人員保持足夠遠(yuǎn)的距離(至少2.5m),避免在場(chǎng)磨處產(chǎn)生較大的電場(chǎng)畸變，或影輸電線(xiàn)路下合成場(chǎng)強(qiáng)和離子流密度的測(cè)量，一般延伸至距離極導(dǎo)線(xiàn)對(duì)地投影外50m處。除了在線(xiàn)路橫截面方向上測(cè)量外，也可選擇線(xiàn)下其他位置進(jìn)行測(cè)量，但測(cè)量條件應(yīng)滿(mǎn)足4.1的要橫截面桿塔合成場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量?jī)x離子流密度測(cè)量?jī)x桿塔線(xiàn)路檔距中央4GB/T37543—20194.2.2輸電線(xiàn)路鄰近民房合成場(chǎng)強(qiáng)和離子流密度測(cè)量鄰近民房位置的地面合成場(chǎng)強(qiáng)和離子流密度的測(cè)量點(diǎn)應(yīng)布置在靠近線(xiàn)路最近極導(dǎo)線(xiàn)側(cè)、距離民房(圍)墻外側(cè)不小于1m處。4.3換流站合成場(chǎng)強(qiáng)和離子流密度測(cè)量4.3.1換流站內(nèi)合成場(chǎng)強(qiáng)和離子流密度測(cè)量換流站內(nèi)合成場(chǎng)強(qiáng)和離子流密度測(cè)量點(diǎn)應(yīng)選擇在換流站直流帶電區(qū)域的巡視走道、直流母線(xiàn)下等位置。其他測(cè)量條件應(yīng)滿(mǎn)足4.1的要求。4.3.2換流站外合成場(chǎng)強(qiáng)和離子流密度測(cè)量測(cè)量換流站圍墻外的合成場(chǎng)強(qiáng)和離子流密度時(shí)，測(cè)量點(diǎn)應(yīng)選擇在無(wú)進(jìn)出線(xiàn)或遠(yuǎn)離進(jìn)出線(xiàn)的直流側(cè)圍墻外且距離圍墻5m的地方，測(cè)量合成場(chǎng)強(qiáng)和離子流密度的最大值。換流站圍墻外合成場(chǎng)強(qiáng)和離子流密度測(cè)至圍墻外50m處即可。測(cè)量換流站圍墻外合成場(chǎng)強(qiáng)和離子流密度衰減特性時(shí)，測(cè)量點(diǎn)以距離換流站圍墻外5m處為起點(diǎn)，沿垂直于圍墻的方向分布，相鄰兩測(cè)量點(diǎn)間的距離一般應(yīng)不大于5m,所有參數(shù)均應(yīng)記錄在測(cè)量報(bào)4.3.3換流站附近民房合成場(chǎng)強(qiáng)和離子流密度測(cè)量換流站附近民房合成場(chǎng)強(qiáng)和離子流密度的測(cè)量點(diǎn)選擇和測(cè)量方法參照4.2.2進(jìn)行。5測(cè)量記錄與數(shù)據(jù)處理5.1測(cè)量記錄測(cè)量直流輸電線(xiàn)路合成場(chǎng)強(qiáng)和離子流密度時(shí)，應(yīng)記錄測(cè)量點(diǎn)或測(cè)量路徑所在處極導(dǎo)線(xiàn)的線(xiàn)路參數(shù)，列方式。測(cè)量換流站合成場(chǎng)強(qiáng)和離子流密度時(shí)，應(yīng)記錄測(cè)量點(diǎn)的具體位置、換流站的運(yùn)行方式、換流閥象條件，以及每一次測(cè)量的開(kāi)始時(shí)間與結(jié)束時(shí)間。5.2數(shù)據(jù)處理連續(xù)測(cè)量地面合成場(chǎng)強(qiáng)、離子流密度時(shí)，考慮到測(cè)量數(shù)據(jù)的分散性，應(yīng)用概率統(tǒng)計(jì)的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。測(cè)量數(shù)據(jù)按測(cè)量點(diǎn)統(tǒng)計(jì)，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)按絕對(duì)值大小排序，求出95%的數(shù)據(jù)不超過(guò)的值為最大值；90%不超過(guò)的值為90%值；80%不超過(guò)的值為80%值；50%不超過(guò)的值為50%值。以100個(gè)同一測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)為例，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)按絕對(duì)值從小到大排序，則第95個(gè)、第90個(gè)、第80個(gè)和第50個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)作為該點(diǎn)95%、90%、80%、50%所對(duì)應(yīng)的值，分別為該點(diǎn)的最大值、90%值、80%值和50%值。地面合成場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量數(shù)據(jù)按測(cè)量點(diǎn)統(tǒng)計(jì)，以最大值、80%值和50%值作為評(píng)價(jià)依據(jù)。離子流密度測(cè)量數(shù)據(jù)按測(cè)量點(diǎn)統(tǒng)計(jì)，以90%值作為評(píng)價(jià)依據(jù)。5GB/T37543—2019(規(guī)范性附錄)場(chǎng)磨校準(zhǔn)方法A.1概述由于直流合成場(chǎng)不像交流電場(chǎng)那樣可用極板耦合，所以直流場(chǎng)的測(cè)量需要特殊的傳感器，使傳感元件上接收到的電力線(xiàn)總數(shù)量周期性地變化，與之相應(yīng)的感應(yīng)電荷也隨之周期性地變化。利用周期性變化的電荷所形成的電流即可測(cè)出相應(yīng)的場(chǎng)強(qiáng)。該電場(chǎng)測(cè)量?jī)x既要可準(zhǔn)確地測(cè)量合成的直流電場(chǎng)，又要可把多余的吸附離子導(dǎo)入地面，不致影響讀數(shù)。雙極性直流輸電線(xiàn)路的地面合成場(chǎng)強(qiáng)不僅有大小變化，而且有極性的變化；由于空間離子的存在和漂移，地面合成場(chǎng)強(qiáng)的極性是變化的。因此，測(cè)量?jī)x應(yīng)具備測(cè)量場(chǎng)強(qiáng)幅值和極性的功能。場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量?jī)x傳感器通常有快門(mén)型、圓筒型和震板型，目前常用快門(mén)型傳感器。本附錄僅描述快門(mén)型傳感器(即場(chǎng)磨)的校準(zhǔn)方法。A.2場(chǎng)磨工作原理場(chǎng)磨的結(jié)構(gòu)如圖A.1所示。其探頭是由兩個(gè)同軸安裝的圓形扇片構(gòu)成，上扇片隨軸由電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)E——電場(chǎng)強(qiáng)度；00旋轉(zhuǎn)快門(mén)絕緣間隙感應(yīng)電極VR電機(jī)W——角速度；VR——電阻R上的電壓降。圖A.1場(chǎng)磨示意圖設(shè)場(chǎng)磨位于均勻恒定的電場(chǎng)E之中，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)快門(mén)(或稱(chēng)為動(dòng)磨片)作定速旋轉(zhuǎn)，下部的感應(yīng)電極(或稱(chēng)為靜磨片)暴露于電場(chǎng)E的面積呈周期性變化，當(dāng)靜磨片暴露于電場(chǎng)時(shí)，為了維持其地面6電位，其上面會(huì)積聚相應(yīng)的電荷，當(dāng)電場(chǎng)E指向地面時(shí)靜磨片上積聚的是負(fù)電荷，當(dāng)電場(chǎng)E指向上空時(shí)靜磨片上積聚的是正電荷。當(dāng)靜磨片被動(dòng)片遮蔽時(shí)，其上的電荷會(huì)流散于地中。電荷的積聚與流散都是通過(guò)電阻R進(jìn)行的，通過(guò)測(cè)量R上的壓降即可測(cè)得其所在位置的電場(chǎng)強(qiáng)度。積聚的電荷量由式(A.1)確定：q。(t)=E?EA(t)………(A.1)q?(t)——靜磨片上隨時(shí)間而變化的電荷量，單位為庫(kù)侖(C);E?——真空介電系數(shù),單位為法每米(F/m);E——所測(cè)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，單位為伏每米(V/m);A(t)——靜磨片暴露于電場(chǎng)下隨時(shí)間而變化的面積，單位為平方米(m2)。與qs(t)相應(yīng)的電流由式(A.2)確定：…電阻R上的壓降為：式(A.3)即為設(shè)計(jì)場(chǎng)磨的基本依據(jù)?！?A.2)………………(A.3)A.3校準(zhǔn)A.3.1合成場(chǎng)校準(zhǔn)方法場(chǎng)磨是測(cè)量直流合成場(chǎng)的。除了直流電場(chǎng)外，還存在空間電荷，所以為校準(zhǔn)場(chǎng)磨，不但要有直流電場(chǎng)源，而且還要有相應(yīng)的空間電荷發(fā)生裝置?？紤]到直流輸電工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際存在離子流影響，宜采用離子場(chǎng)校準(zhǔn)方法對(duì)場(chǎng)磨進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)場(chǎng)磨所需的空間電荷是由電荷源提供的，其布置方式如圖A.2所示，在電壓(Vco-VA)作用下，電極4的細(xì)金屬導(dǎo)線(xiàn)上產(chǎn)生電暈。電極2、3、5是由金屬網(wǎng)構(gòu)成的電極，電暈電荷除一部分被電極3和5吸收之外，向上逸至上空，向下則進(jìn)入電極2、3之間的空間，其中一部分被電極2吸收之外，其余部分則進(jìn)入電極1、2之間的空間，為校準(zhǔn)區(qū)提供電荷。建立可計(jì)算電場(chǎng)和空間電荷的校準(zhǔn)裝置，將被校場(chǎng)磨的讀數(shù)與計(jì)算值相比較，對(duì)場(chǎng)磨進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)時(shí)場(chǎng)磨的上表面應(yīng)與電極1的表面取平且緊密接觸。離子流場(chǎng)的場(chǎng)域充滿(mǎn)了空間電荷，其數(shù)學(xué)描述為一維泊松方程(A.4):E——電場(chǎng)強(qiáng)度，單位為伏每米(V/m);p——空間電荷密度，單位為庫(kù)侖每米(C/m);E?——真空介電常數(shù)，單位為法每米(F/m)。在電場(chǎng)力作用下，這些空間電荷以速度γ=KE遷移，形成離子流，其密度為式(A.5):J=p(KE)..(A.5)J——離子流密度，單位為安每平方米(A/m2);K——離子遷移率，單位為平方米每伏秒[m2/(V·s)]。7GB/T37543—2019說(shuō)明：z——線(xiàn)方極1之間測(cè)距合；圖A.2場(chǎng)磨校準(zhǔn)裝置示意圖當(dāng)實(shí)場(chǎng)方暈達(dá)到穩(wěn)流后，合成場(chǎng)的可假設(shè)為線(xiàn)時(shí)間變輸無(wú)關(guān)測(cè)穩(wěn)態(tài)的，方場(chǎng)連續(xù)電程為式(A.6):▽·J=0…………(A.6)在無(wú)旋的布，可用一個(gè)子輸函路表征它測(cè)特站，因此引入空間方發(fā)函路密式(A.7):E=—Vp…………(A.7)式(A.4)至式(A.7)是描述實(shí)場(chǎng)合成場(chǎng)的測(cè)基離電程。平行板之間方的應(yīng)滿(mǎn)足式(A.4)至式(A.7),對(duì)一維空間密式(A.8):…………(A.8)解此差分電程，可得式(A.9):(A.9)其布，E。是頂板換測(cè)方的施與，即z=d換，在平面z=d直z=0換，方發(fā)分別為Vr直0。根和式(A.7)直式(A.9),可得度E。、K、J三者之間關(guān)系式(A.10):………(A.10)當(dāng)平行板方極區(qū)域內(nèi)測(cè)方場(chǎng)強(qiáng)與達(dá)到飽直值時(shí)，E。=0,因此，量式(A.9)得到式(A.11):以及量式(A.10)得到式(A.12):……………(A.11)……(A.12)式布：J。方場(chǎng)強(qiáng)與飽直值，法發(fā)為安每平電米(A/m2)。式(A.12)布測(cè)K代入到式(A.11)布，可得到下極板測(cè)的施式(A.13):8(A.13)由式(A.12)可知，用試驗(yàn)方法測(cè)出Js和Vr,即可求得離子遷移率K。當(dāng)K確定后，則可由式(A.10)求得在電壓Vr作用下任意電流密度J對(duì)應(yīng)的E。值，然后再由式(A.9)可求得在電壓Vr作用時(shí)，任意電流密度J對(duì)應(yīng)的場(chǎng)強(qiáng)E值，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)場(chǎng)磨的標(biāo)定。A.3.2靜電場(chǎng)校準(zhǔn)方法兩塊無(wú)窮大平行的平板之間的電場(chǎng)，就是可精確計(jì)算出來(lái)的均勻場(chǎng)源。校準(zhǔn)時(shí)，將場(chǎng)磨置于底板下方，場(chǎng)磨的上表面與底板下表面取平且緊密接觸。實(shí)驗(yàn)表明，在距離邊緣大于板間距離的地方就可看作均勻場(chǎng)了。校準(zhǔn)點(diǎn)與平板邊緣的距離x應(yīng)大于或等于兩平板之間的距離d,如圖A.3所示。d底板X(qián)圖A.3產(chǎn)生均勻電場(chǎng)的平板電極兩平板電極之間施加電壓U,比較場(chǎng)磨的讀數(shù)與U/d計(jì)算值，從而對(duì)場(chǎng)磨進(jìn)行校準(zhǔn)。此外，場(chǎng)磨的動(dòng)磨片并不是將其所在的圓片面全部填滿(mǎn)，其中含有空檔部分，這也會(huì)影響其上空電場(chǎng)的均勻性。實(shí)驗(yàn)表明，這一影響在其上約4倍場(chǎng)磨半徑的地方即可認(rèn)為已不存在了，即圖A.3中兩板之間的距離d應(yīng)等于或大于4倍場(chǎng)磨的半徑。平板具有足夠的尺寸，應(yīng)保證不會(huì)發(fā)生電暈而導(dǎo)致平板間產(chǎn)生離子。GB/T37543—2019(規(guī)范性附錄)離子流密度測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)方法B.1離子流密度測(cè)量?jī)x工作原理離子流密度可通過(guò)測(cè)量對(duì)地絕緣的威爾遜板截獲的電流計(jì)算得出。一般采用1m×1m的采集板進(jìn)行測(cè)量。一種方法是將采集板連接一個(gè)可測(cè)微弱電流的電流表接地，直接測(cè)量電流；另一種方法是將采集板與地間并聯(lián)一個(gè)電阻，通過(guò)測(cè)量該電阻上的壓降來(lái)得到流過(guò)的電流。測(cè)量?jī)x器可人工讀取數(shù)據(jù)，也可用多通道自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量。B.2校準(zhǔn)根據(jù)上述測(cè)量原理，可通過(guò)注入小電流的方法校準(zhǔn)離子流密度測(cè)量?jī)x。如圖B.1所示。當(dāng)已知直流電壓U和電阻R(R應(yīng)大大超過(guò)測(cè)量?jī)x的輸入阻抗)時(shí)，離子流密度測(cè)量?jī)x的電流測(cè)量回路讀數(shù)應(yīng)符I=U/R