第15章 电力系统电磁环境-2014

第6章电气设备的预防性试验6.1绝缘电阻的测试6.2泄漏电流的测量6.3介质损耗角正切值的测量6.4局部放电的测试6.5电压分布的测量6.6绝缘油的电气试验和气相色谱分析6.7绝缘状态的在线监测高电压工程基础《高电压工程基础》（第二版）施围邱毓昌张乔根（西安交通大学）编著刘青（西安科技大学）制作第15章电力系统的电磁环境

15.1交流输电线路的电磁环境

15.2变电站的电磁环境

15.3直流输电线路的电磁环境

15.4换流站的电磁环境

15.5电力系统外部的电磁骚扰环境

15.6电磁系统电磁环境的一般性防护方法15.1交流输电线路的电磁环境15.1.1交流输电线路的工频电磁环境地面工频电场输电线路下的工频电场强度在离地2m的范围内比较均匀，通常以离地1m高处的未畸变电场强度有效值作为度量地面电场的标准。地面工频电场主要考虑330kV及以上电压等级的架空输电线路。电场的影响程度电场强度被感应物体的对地电容及对地绝缘状况四周环境的屏蔽效应765kV输电线路产生的地面电场分布地面工频电场电场强度的分布和大小导线对地高度相间距离分裂导线的结构尺寸单回路导线布置形式双回路相序布置方式地面工频电场限值GB16203–1996《作业场所工频电场卫生标准》作业场所工频电场8小时最高限值为5kV/m必须进入超过最高限值的地点或延长接触时间时，应采取有效防护措施带电作业人员应该在全封闭式的屏蔽装置中操作，或应穿包括面部的屏蔽服HJ/T24–1998《500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》对500kV超高压送变电工程推荐暂以4kV/m作为居民区工频电场评价标准对超高压输电线路，规定了导线对地面和交叉物的最小垂直距离地面工频电场经过地区或交叉跨越35~110kV220kV330kV500kV居民区7.07.58.514非居民区6.06.57.510.5~11.0交通困难地区5.05.56.58.5跨越公用铁塔，至塔顶7.58.59.514跨越等级公路，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顶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跨越电力线路3.04.05.06.0（至导线、地线）跨越电力线路3.04.05.08.5（至杆塔塔顶）跨越弱电线路3.04.05.08.5导线对地面和交叉物的最小垂直距离/m地面工频磁场分布当输电线路的导线中有电流流过时，就会在周围产生工频磁场。一般可认为三相电流产生的磁场互相抵消，而在线路附近工频磁场不容忽略。不同电压等级的输电线路产生的地面磁场分布地面工频磁场限值国际辐射防护协会（IRPA）所属国际非电离辐射防护委员会（ICNIRP）向世界各国推荐了一个工频磁场照射限值临时指导原则，把照射值分为职业照射和公众照射限值。受照现象磁通密度B（mT）职业整工作日内0.5短时内5局限于四肢25公众每天至多达24h0.1每天数小时内1IRPA-ICNIRP推荐的工频磁场照射限值地面工频磁场限值HJ/T24-1998《500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》推荐应用表15-2中公众全天辐射时的工频限值0.1mT作为磁场强度的公众安全评价标准国家推荐性标准GB/T17626.8-1998《电磁兼容试验和测量技术工频磁场抗扰度试验》对稳定和1~3秒短时工频磁场试验做出了相应规定地面工频磁场限值等级12345…磁场强度（A/m）131030100待定稳定持续工频磁场试验等级等级12345…磁场强度（A/m）———3001000待定1~3秒短时工频磁场试验等级15.1.2交流输电线路的高频电磁环境电晕根据大量测量的结果统计出的输电线路电晕放电的能量集中在0.15~4MHz频率范围内。无线电干扰无线电干扰（简称RI，或称为无线电噪声RN，有时也称无线电骚扰）是指在无线电频段可能对正常的通信信号造成影响的电磁干扰。输电线路无线电干扰主要是对调幅广播、通信（550kHz~12MHz）和电视产生干扰。无线电干扰干扰源输电线路导线、绝缘子或线路金具等电晕放电绝缘子表面污秽产生的间歇性放点有缺陷绝缘子的间隙击穿火花连接金具、线夹的火花放电间隔棒、导线接续管、修补管、均压、屏蔽环的火花放电……无线电干扰影响因素天气导线参数、高度、相间距离导线（子导线）界面分裂导线数……无线电干扰限值国际无线电干扰特别委员会（CISPR）推荐26dB作为评价无线电干扰影响的可接受的信噪比国家标准GB15707-1995《高压交流架空送电线无线电干扰限值》规定了高压交流架空送电线路在正常运行时的无线电干扰限值可听噪声交流高压输电线路由电晕产生的可听噪声有两种，即宽频带噪声和交流声可听噪声影响因素天气条件气象条件海拔限值国家标准GB3096《城市区域环境噪声标准》针对输电线路、变电站等产生的噪声，规定了城市五类区域的环境噪声最高限值噪声测试可参照按照国家标准GB/T14623《城市区域环境噪声测量方法》15.2变电站的电磁环境变电站是电磁环境较为恶劣的场所，自然和人工操作均可能产生严重的电磁骚扰。变电站内主要电磁骚扰以及各种电磁骚扰对二次系统的耦合途径15.2.1变电站的工频电磁场及其限值变电站中带电设备会在周围的空间产生工频电场和磁场。工频电场变电站运行时各种带电导体上的电荷和在接地构架上感应的电荷会产生工频电场，产生工频电场强度较高的设备依次为母线、电容器、架空进出线，而变压器产生的电场强度相对较小。限值对运行人员经常巡视或检查必经的地方，一般规定为小于8kV/m，其它地方则不大于10kV/m，少数地区允许最大场强为10~15kV/m变电站围墙处场强则应不大于5kV/m工频磁场变电站内工频磁场强度高的设备主要是母线和电抗器等。15.2.2开关操作引起的暂态干扰传导耦合变电站中有很多隔离开关和断路器的常规操作，如隔离开关切、合高压空载母线，断路器切、合高压母线和高压线路，投切电容器组合投切空载变压器及电抗器等。当开关操作使系统状态发生变化时，会产生操作过电压。辐射耦合高频辐射电磁场可直接辐射到非屏蔽电缆的芯线上，也可以通过二次设备的散热孔、显示板等孔缝侵入二次设备。（1）空气绝缘变电站（AIS）的电磁辐射特性（2）气体绝缘变电站（GIS）的电磁辐射特性15.2.3雷击避雷针等构件引起的干扰雷击避雷针或微波塔等高大构件暂态电磁场，对邻近的二次回路感应耦合产生骚扰电压和电流经地网泄放入地的雷电流引起地网电位升高以及接地系统中各接地点间很大的电位差沿地网敷设的电缆的屏蔽层中流过雷电流，通过转移阻抗在电缆芯线间以及芯线对地间产生暂态骚扰电压输电线路遭受直击雷或感应雷15.2.4变电站的无线电干扰及可听噪声无限电干扰变电站的无线电干扰会影响无线电、电视等的接收质量。变电站配电装置围墙外20m处（非出线方向）的无线电干扰水平不宜大于50dB（μV/m）（频率为1MHz）。可听噪声变电站的可听噪声主要来源于设备运行时的机械振动和电晕放电两个方面。变电站内主要噪声来源为变压器和电抗器，其噪声频率以中低频为主。15.3直流输电线路的电磁环境15.3.1直流线路电晕当直流线路发生电晕后，将除导线以外的整个空间分为电离区和非电离区两部分。电离区和非电离区的带电粒子的运动，形成了直流输电线路上的电晕电流，由此造成电晕损失。15.3.2直流输电线路的电磁场及其限值由导线所带电荷产生的静电场由空间电荷产生的电场，称为离子流电场电场（合成电场）电场双极直流输电线路电力线和带电离子分布示意图空间电荷在电场作用下的运动，形成离子电流。由极导线向大地流动的离子电流，遇到对地绝缘的物体，将附着在该物体上形成物体带电现象，可能引起暂态电击。电场限值DL/T436-2005《高压直流架空送电线路技术导则》

民房所在地面未畸变合成场强不应超过15kV/m（对应于湿导线）±500kV直流输电线路下地面的合成场强限值取为30kV/m±500kV直流输电线路线下离子电流密度限值为100nA/m2电场限值DLT1088-2008《±800kV特高压直流线路电磁环境参数制》±800kV直流输电线路邻近民房时，民房处的地面合成场强限值为25kV/m线路跨越农田、公路等人员容易到达区域的合成场强限值为30kV/m±800kV直流输电线路线下离子电流密度限值为100nA/m2磁场我国DLT1088-2008规定±800kV直流输电线路下方的磁感应强度限值为10mT。15.3.3直流输电线路的无线电干扰和可听噪声与交流输电线路一样，电晕放电会对线路周围无线电正常接收产生干扰。无线电干扰直流线路的无线电干扰主要来源于正极性导线可听噪声输电线路导线产生电晕后，会伴随产生可听噪声，直流线路电晕放电时产生的可听噪声主要来自正极性流注放电。输电线路因电晕放电产生的可听噪声，严重时会对输电线路附近居民带来烦躁和不安，因此设计和建设直流线路时，应将可听噪声限制到合理范围内。15.4换流站的电磁环境15.4.1换流站的电磁环境特点直流换流站作为交直流转换的中心，是交直流输电系统的交汇点，电磁环境非常复杂一次系统方面二次系统方面高压直流换流站稳态运行和开关操作时，均会产生非常复杂的电磁环境换流站电磁环境直流电磁环境工频电磁环境由交直流电晕产生的高频电磁环境由换流阀开关过程中产生的高频电磁环境……15.4.2换流站的电磁搔扰源分类高频电磁环境骚扰源：换流阀运行引起的持续电磁骚扰换流站高压设备电晕产生的电磁骚扰换流站高压设备火花放电产生的电磁骚扰断路器操作和故障暂态引起的电磁骚扰雷电等外界原因产生的电磁骚扰15.5电力系统外部的电磁骚扰源除了电力系统内部产生的电磁骚扰源外，电力系统还面临雷电、太阳活动等自然现象引起的电磁环境，以及高空核爆电磁脉冲、高功率微波等人为电磁环境。雷电雷电是最为严重的自然界电磁干扰源之一，雷电引起的效应可分为直接效应和非直接效应两种。太阳风暴太阳上各种剧烈的爆发活动在短时间内释放大量能量，并将大量的磁化等离子体、高能粒子和增强的电磁辐射抛射到行星际空间，人们形象地称之为太阳风暴太阳风暴太阳风暴会引起地磁暴，对于中性点直接接地的电力系统，地磁暴产生的地面感应电势（ESP）会在三相输电线路、变压器星型接法的绕组、接地极以及大地构成的闭合