第15章 電力系統(tǒng)的電磁環(huán)境-2014

1、高電壓工程基礎(chǔ)第第6 6章章 電氣設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)電氣設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)6.1 絕緣電阻的測(cè)試絕緣電阻的測(cè)試6.2 泄漏電流的測(cè)量泄漏電流的測(cè)量6.3 介質(zhì)損耗角正切值的測(cè)量介質(zhì)損耗角正切值的測(cè)量6.4 局部放電的測(cè)試局部放電的測(cè)試6.5 電壓分布的測(cè)量電壓分布的測(cè)量6.6 絕緣油的電氣試驗(yàn)和氣相色譜分析絕緣油的電氣試驗(yàn)和氣相色譜分析6.7 絕緣狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)絕緣狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)高電壓工程基礎(chǔ)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)）制作高電壓工程基礎(chǔ)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(hù)方法電磁系統(tǒng)電磁環(huán)境的一般性防護(hù)方法高電壓工程基礎(chǔ)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(chǎng)輸電線路下的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度在離地輸電線路下的工頻電場(chǎng)強(qiáng)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(chǎng)強(qiáng)度有效值高處

3、的未畸變電場(chǎng)強(qiáng)度有效值作為度量地面作為度量地面電場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。電場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。高電壓工程基礎(chǔ)地面工頻電場(chǎng)主要考慮330kV及以上電壓等級(jí)的架空輸電線路。電場(chǎng)的影響程度 電場(chǎng)強(qiáng)度 被感應(yīng)物體的對(duì)地電容及對(duì)地絕緣狀況 四周環(huán)境的屏蔽效應(yīng)高電壓工程基礎(chǔ)765kV輸電線路產(chǎn)生的地面電場(chǎng)分布地面工頻電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度的分布和大小 導(dǎo)線對(duì)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高電壓工程基礎(chǔ)地面工頻電場(chǎng)限值GB162031996作業(yè)場(chǎng)所工頻電場(chǎng)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)場(chǎng)所工頻電場(chǎng)8小時(shí)最高限值為5 kV/m必須進(jìn)入超過(guò)最高限值的地點(diǎn)或延長(zhǎng)接觸時(shí)間時(shí)，應(yīng)采取有效防護(hù)措施帶電作業(yè)人員應(yīng)該在全封閉式的

4、屏蔽裝置中操作，或應(yīng)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(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范對(duì)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(chǎng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)超高壓輸電線路，規(guī)定了導(dǎo)線對(duì)地面和交叉物的最小垂直距離高電壓工程基礎(chǔ)地面工頻電場(chǎng)經(jīng)過(guò)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(jí)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(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(duì)地面和交叉物的最小垂直距離 / m高電壓工程基礎(chǔ)地面工頻磁場(chǎng)分布 當(dāng)輸電線路的導(dǎo)線中有電流流過(guò)時(shí)，就會(huì)在周圍產(chǎn)生工頻磁場(chǎng)。 一般可認(rèn)為三相電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)互相抵消，而在線路附近工頻磁場(chǎng)不容忽略。不同電壓等級(jí)的輸電線路產(chǎn)生的地面磁場(chǎng)分布高電壓工程基礎(chǔ)地面工頻磁場(chǎng)限值國(guó)際輻射防護(hù)協(xié)會(huì)（IRPA）所屬國(guó)際非電離輻射防護(hù)委員會(huì)（ICNIRP

6、）向世界各國(guó)推薦了一個(gè)工頻磁場(chǎng)照射限值臨時(shí)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(shí)內(nèi)5局限于四肢25公眾每天至多達(dá)24h0.1每天數(shù)小時(shí)內(nèi)1IRPA-ICNIRP推薦的工頻磁場(chǎng)照射限值高電壓工程基礎(chǔ)地面工頻磁場(chǎng)限值 HJ/T 24-1998500kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范 推薦應(yīng)用表15-2中公眾全天輻射時(shí)的工頻限值0.1mT作為磁場(chǎng)強(qiáng)度的公眾安全評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 國(guó)家推薦性標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17626.8-1998電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù) 工頻磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn) 對(duì)穩(wěn)定和13秒短時(shí)工頻磁場(chǎng)試驗(yàn)做出了相應(yīng)規(guī)定高電壓工程基礎(chǔ)地面工頻磁場(chǎng)

7、限值等級(jí)12345磁場(chǎng)強(qiáng)度（A/m）131030100待定穩(wěn)定持續(xù)工頻磁場(chǎng)試驗(yàn)等級(jí)等級(jí)12345磁場(chǎng)強(qiáng)度（A/m）3001000待定13秒短時(shí)工頻磁場(chǎng)試驗(yàn)等級(jí)高電壓工程基礎(chǔ)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(cè)量的結(jié)果統(tǒng)計(jì)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(wú)線電干擾無(wú)線電干擾（簡(jiǎn)稱RI，或稱為無(wú)線電噪聲RN，有時(shí)也稱無(wú)線電騷擾）是指在無(wú)線電頻段可能對(duì)正常的通信信號(hào)造成影響的電磁干擾。輸電線路無(wú)線電干擾主要是對(duì)調(diào)幅廣播、通信（550kHz 12MHz）和電視產(chǎn)生干擾。高電壓工程基礎(chǔ)無(wú)線電干擾干擾源 輸電線路導(dǎo)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(diǎn) 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(bǔ)管、均壓、屏蔽環(huán)的火花放電 高電壓工程基礎(chǔ)無(wú)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) 高電壓工程基礎(chǔ)無(wú)線電干擾限值 國(guó)際無(wú)線電干擾特別委員會(huì)（CISPR）推薦26dB作為評(píng)價(jià)無(wú)線電干擾影響的可接受的信噪比 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 15707-1995高壓交流架空送電線無(wú)線電干擾限值規(guī)定了高壓交流架空送電線路在正常運(yùn)行時(shí)的無(wú)線電干擾限值可聽(tīng)噪聲交流高壓輸電線路由電暈產(chǎn)生的可聽(tīng)噪聲有兩種，即寬頻帶噪聲和交流聲高電壓工程基礎(chǔ)可聽(tīng)噪聲影響因素 天氣條件

9、 氣象條件 海拔限值 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 3096城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)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(cè)試可參照按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14623城市區(qū)域環(huán)境噪聲測(cè)量方法高電壓工程基礎(chǔ)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(chǎng)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(duì)二次系統(tǒng)的耦合途徑高電壓工程基礎(chǔ)15.2.1 變電站的工頻電磁場(chǎng)及其限值變電站的工頻電磁場(chǎng)及其限值變電站中帶電設(shè)備會(huì)在周圍的空間產(chǎn)生工頻電場(chǎng)和磁場(chǎng)。工頻電場(chǎng)變電站運(yùn)行時(shí)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(huì)產(chǎn)生工頻電場(chǎng)

10、，產(chǎn)生工頻電場(chǎng)強(qiáng)度較高的設(shè)備依次為母線、電容器、架空進(jìn)出線，而變壓器產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)較小。限值 對(duì)運(yùn)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(chǎng)強(qiáng)為1015kV/m 變電站圍墻處場(chǎng)強(qiáng)則應(yīng)不大于5kV/m高電壓工程基礎(chǔ)工頻磁場(chǎng)變電站內(nèi)工頻磁場(chǎng)強(qiáng)度高的設(shè)備主要是母線和電抗器等。15.2.2 開(kāi)關(guān)操作引起的暫態(tài)干擾開(kāi)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(kāi)關(guān)和斷路器的常規(guī)操作，如隔離開(kāi)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(kāi)關(guān)操作使系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生操作過(guò)電壓。高

11、電壓工程基礎(chǔ)輻射耦合高頻輻射電磁場(chǎng)可直接輻射到非屏蔽電纜的芯線上，也可以通過(guò)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）的電磁輻射特性高電壓工程基礎(chǔ)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(chǎng)，對(duì)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(diǎn)間很大的電位差 沿地網(wǎng)敷設(shè)的電纜的屏蔽層中流過(guò)雷電流，通過(guò)轉(zhuǎn)移阻抗在電纜芯線間以及芯線對(duì)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)雷高電壓工程基礎(chǔ)15.2.4 變電

12、站的無(wú)線電干擾及可聽(tīng)噪聲變電站的無(wú)線電干擾及可聽(tīng)噪聲無(wú)限電干擾變電站的無(wú)線電干擾會(huì)影響無(wú)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(wú)線電干擾水平不宜大于50dB（V/m）（頻率為1MHz）。高電壓工程基礎(chǔ)可聽(tīng)噪聲變電站的可聽(tīng)噪聲主要來(lái)源于設(shè)備運(yùn)行時(shí)的機(jī)械振動(dòng)和電暈放電兩個(gè)方面。變電站內(nèi)主要噪聲來(lái)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(chǔ)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(dāng)直流線路發(fā)生電暈后，將除導(dǎo)線以外的整個(gè)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(yùn)動(dòng)，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(chǎng)及其限值直流輸電線路的電磁場(chǎng)及其限值 由導(dǎo)線所帶電荷產(chǎn)生的靜電場(chǎng) 由空間電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)，稱為離子流電場(chǎng)電場(chǎng)（合成電場(chǎng)）高電壓工程基礎(chǔ)電場(chǎng)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(chǎng)作用下的運(yùn)動(dòng)，形成離子電流。由極導(dǎo)線向大地流動(dòng)的離子電流，遇到對(duì)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(chǔ)電場(chǎng)限值限值 DL/T 436-2005高壓直流架空送電線路技術(shù)導(dǎo)則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(chǎng)強(qiáng)不應(yīng)超過(guò)民房所在地面未畸變合成場(chǎng)強(qiáng)不應(yīng)超過(guò)15kV/m（對(duì)應(yīng)于（對(duì)應(yīng)于濕導(dǎo)線

14、）濕導(dǎo)線）500kV直流輸電線路下地面的合成場(chǎng)強(qiáng)限值取為直流輸電線路下地面的合成場(chǎng)強(qiáng)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(chǔ)電場(chǎng)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(shí)，民房處的地面合成場(chǎng)直流輸電線路鄰近民房時(shí)，民房處的地面合成場(chǎng)強(qiáng)限值為強(qiáng)限值為25kV/m線路跨越農(nóng)田、公路等人員容易到達(dá)區(qū)域的合成場(chǎng)強(qiáng)限值線路跨越農(nóng)田、公路等人員容易到達(dá)區(qū)域的合成場(chǎng)強(qiáng)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(chǔ)磁場(chǎng)我國(guó)DLT 1088-2008規(guī)定800kV直流輸電線路下方的磁感應(yīng)強(qiáng)度限值為10mT。15.3.3 直流輸電線路的無(wú)線電干擾和可聽(tīng)噪聲直流輸電線路的無(wú)線電干擾和可聽(tīng)噪聲與交流輸電線路一樣，電暈放電會(huì)對(duì)線路周圍無(wú)線電正常接收產(chǎn)生干擾。無(wú)線電干擾直流線路的無(wú)線電干擾主要來(lái)源于正極性導(dǎo)線高電壓工程基礎(chǔ)可聽(tīng)噪聲輸電線路導(dǎo)線產(chǎn)生電暈后，會(huì)伴隨產(chǎn)生可聽(tīng)噪聲，直流線路電暈放電時(shí)產(chǎn)生的可聽(tīng)噪聲主要來(lái)自正極性流注放電。輸電線路因電暈放電產(chǎn)生的可聽(tīng)噪聲，嚴(yán)重時(shí)會(huì)對(duì)輸電線路附近居民帶來(lái)煩躁和不安，因此設(shè)計(jì)和建設(shè)直流線路時(shí)，應(yīng)將可聽(tīng)噪聲限制到合理范

16、圍內(nèi)。高電壓工程基礎(chǔ)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(diǎn)換流站的電磁環(huán)境特點(diǎn)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(diǎn)，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(yùn)行和開(kāi)關(guān)操作時(shí)，均會(huì)產(chǎn)生非常復(fù)雜的電磁環(huán)境高電壓工程基礎(chǔ)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(kāi)關(guān)過(guò)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(chǔ)高頻電磁環(huán)境騷擾源： 換流閥運(yùn)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

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(chǔ)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(yáng)活動(dòng)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(yáng)風(fēng)暴太陽(yáng)上各種劇烈的爆發(fā)活動(dòng)在短時(shí)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(qiáng)的電磁輻射拋射到行星際空間，人們形象地稱之為太陽(yáng)風(fēng)暴高電壓工程基礎(chǔ)太陽(yáng)風(fēng)暴太陽(yáng)風(fēng)暴會(huì)引起地磁暴，對(duì)于中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)，地磁暴產(chǎn)生的地面感應(yīng)電勢(shì)（ESP）會(huì)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(yīng)電