环境湿度对输电线路下方空间电场测量结果的影响

为了研究高湿度地区工频电场强度测量值偏大的问题,本文从环境湿度对测量系统的绝缘木支架电气特性参数的影响入手,用复介电常数描述木支架的电气特性,建立了准静态场的求解模型,应用有限元法求解了输电线路下方的空间电场分布,以数值模拟的方法获得了环境湿度对空间电场测量结果的影响规律。研究表明,在实际工况中环境湿度通过改变木支架含水率影响了支架的导电特性,导致支架附近的空间电场发生畸变,是引起电场强度增大的主要因素。提出了为高湿度地区的紧急工频电场强度测试时利用金属支架测量并修正结果的方法。     

实验室中环境湿度对工频电场测量设备准确度的影响及改进措施研究

输变电工程工频电场强度测试结果的准确性对于电力工程的环保验收评价具有重要的意义,但研究发现环境湿度增加会导致输变电工程工频电场强度测得值偏大。为了验证测量设备的准确性,研究环境湿度导致输变电工程工频电场强度测得值偏大的因素及改进措施,文中通过对工频电场强度测量传感器采取密封处理和悬吊的支撑方式,利用实验室的标准电场,研究了实验室内工频电场强度测得值受环境湿度的影响程度,给出了测得值受环境湿度影响的数值范围,并提出了在实验室内对工频电场强度测量设备进行校准或者比对时提高测量准确度的解决办法。试验证明工频电场传感器本身是准确的,用于放置传感器的支架受环境湿度的影响是导致测得值产生误差的关键因素,通过对传感器采取悬吊的方式或者采取措施使得实验室内环境相对湿度低于55%可有效降低环境湿度对测量准确度的影响。该研究对输变电工程工频电场强度测量方法的改进和推进相关标准的修订具有重要意义。     

环境湿度对空气介电常数的影响研究

人们越来越多关注工频电场对其生活环境产生的影响,因此交流输电线下工频电场的测量值成为周围环境是否受污染的重要参考.实际测量中发现在高湿度地区电场强度测量值往往偏大.探究影响电场测量的因素,通过实验和仿真发现,空气介电常数随着湿度的增大而增大,在环境湿度到达75％之前增长量为20.7％,在环境湿度大于75％之后增长缓慢,但通过仿真发现空气介电常数的变化对于周围电场强度并无明显影响.支架材料电阻率随着湿度增大而减小,且当电阻率低于1 MΩ·m对电场测量有明显影响.     

电场探头支架对工频电场强度的影响*

采用两种不同型号的工频电场监测设备进行现场监测时,发现测量数据存在较大的偏差;为研究产生偏差的原因,对这两种设备进行了比对实验.结果表明：工频电场探头的支架所用材料是影响工频电场测量的一个重要因素,支架上存在金属部件会对工频电场的测试结果产生较大影响.     

电极间距10~40mm时CO_2气体的放电特性

为了寻找可代替SF6气体的气体绝缘介质,研制了一种可以自动切换电极和自动调整电极间距的小距离放电装置,并采用该装置对CO2气体进行工频耐压试验,得到体积分数为99.99%的CO2气体在不同电场、压强和电极间距下的击穿电压。结果表明,对于均匀电场,测量得到的CO2气体的绝缘强度与理论计算值基本相同,击穿电压与压强和电极间距呈正相关;当板–板电极间距为30 mm、压强为0.5 MPa时,CO2气体绝缘强度满足110 kV气体绝缘设备的工频耐压要求。对于稍不均匀电场,当压强为0.3、0.4 MPa时,CO2气体的绝缘强度相差不大;当压强为0.5 MPa时,绝缘强度开始升高;当压强为0.6 MPa时,绝缘强度明显升高。对于极不均匀电场,压强的增大对于击穿电压没有明显影响。     

便携式工频电场测量装置的设计

为了了解设备表面和内部的工频电场,从而更好地研究设备运行的状态及优化改进设备,笔者介绍了一维球型电场传感器的测量原理,设计了一种基于C8051F410单片机的便携式工频电场测量装置,讨论了不同形状及规格电场探头对测量结果的影响并完成了电场探头的选型。在500 kV交流输电线下方和实验室简化同心圆球电极内使用该装置与国外标准仪器进行了对比测量,现场测试结果表明该装置测量数据与国外仪器相比具有较大的相关度,能准确地测量电力系统工频电场,具有很好的实用性。     

基于有限元仿真和微分进化算法的电场测量仪支架优化

首先通过实验分析研究了测量仪支架结构、环境湿度、支架材质对工频电场测量误差的影响;然后通过有限元仿真计算软件搭建了高压输电线路测量仿真模型,对高压工频电场环境及测量仪支架介入后的畸变电场进行仿真计算,并利用大量仿真结果建立了基于BP神经网络的电场测量误差预测模型;最后采用分子微分进化算法以测量误差最小化为目标对测量支架结构参数进行优化求解。研究结果表明,所优化设计得到的新型电场测量仪支架可有效减小测量误差和增强对湿度环境的适应性。     

湿度对500kV超高压交流架空送电线路区域电磁环境的影响研究

为研究湿度对500kV超高压交流架空送电线路区域电磁环境的影响,有目的地选择与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》中模式假设条件相接近的线路进行连续监测。监测结果表明,工频磁场随环境相对湿度的变化不大,并与标准中的模式计算结果较为一致;在相对湿度较小时,工频电场随环境相对湿度的变化不大,并与标准中的模式计算结果较为一致;但在相对湿度较大时,工频电场随环境相对湿度的变化较大。通过对工频电场强度峰值出现位置进行定点连续监测,得出在相对湿度较大时,工频电场强度随相对湿度的增大呈指数级增加。研究结果为不同湿度条件下的工频电场强度换算到某一标准湿度下提供了参考依据,解决了我国原来的工频电场强度标准限值不能满足标准状态要求的问题,为修正和完善我国工频电场强度标准提供了依据。     

变电站内工频电磁场三维数值仿真研究

高压变电站内外工频电磁环境的评估日益重要。将三维建模软件Solidworks同电磁场分析软件Ansoft相结合,实现了大模型、复杂电磁问题的三维数值分析。根据某110 kV变电站设计图,建立电气设备三维仿真模型,对变电站户外区域离地1.5 m高度处工频电磁场进行了仿真和分析。仿真结果表明,该110 kV变电站内、外工频电磁场数值均在标准限值以内。在工作走廊上,计算值同实测结果变化趋势一致;在电气设备不太密集的区域,工频电场计算值与实测值之间误差低于10%。文中所用方法给变电站电磁环境评估问题提供了一个良好的解决方案。     

无线工频电场测量与警示仪及应用

研究了一种基于无线传输的工频电场测量警示仪,该测量警示仪采用电压感应式传感器测量目标点的工频电场强度,采用数码管显示测量点的电场强度大小.如果测量值超出设定的标准值,仪器可以采用声音报警提示目标场所处的范围,电力职工可以根据测点电场强度以及相关标准判断在该区域的工作时间.此外,测量仪还能以无线传输的方式将测量值发送给到...     

特高压变电站人体工频电场暴露水平评估

人体在特高压变电站内的工频电场暴露水平一直受到研究人员的关注,但相关研究却并不多见.以特高压长治站为研究对象,采用ANSYS谐响应分析方法,通过子模型技术实现了特高压变电站内含人体空间域的工频电场分布计算.研究了人体的电位、电场强度和电流密度分布及鞋子的影响;对比了站内不同路径上电场分布的数值计算结果与实地测量结果以及人体内部电流的数值计算结果与理论公式计算结果;验证了所用计算方法的正确性与所得计算结果的准确性.研究结果表明:人体内部以传导电流为主,最大感应电流密度为9.15 mA/m2,满足职业标准.该研究成果可以判定特高压变电站内工频电场对人体是否安全并为后续工程提供参考.     

板-板和球-球在CO_2气体内的放电特性

为了解CO2气体的绝缘特性,在相同的温度和湿度的条件下,对板-板电极和球-球电极在不同电极间距、不同压强下进行了工频耐压和雷电冲击试验。试验表明,体积分数99.99%的CO2气体绝缘强度随着电极间距和压强的增加而增加,符合经典气体的击穿曲线走势,证明了试验方法的正确性。在工频耐压试验中,当压强达到0.6MPa后,对CO2气体的绝缘特性有明显的改善。在雷电冲击试验中,0.5 MPa和0.6 MPa时气体的绝缘特性近似。此外,根据击穿曲线可知,均匀电场在雷电冲击试验中的极性效应不明显,而稍不均匀电场的极性效应非常明显;且负向冲击电压的击穿值远小于正向冲击电压击穿值,他们之间的击穿电压差随着间距的减小而减小。总结试验数据可推断,在110 k V设备中使用CO2气体作为绝缘气体时,其压强建议≥0.6 MPa。     

±500 kV换流站工频电磁环境测量与实验室模拟

换流站内复杂电磁环境会对电力设备在线监测装置测量结果产生不利影响，为了提高装置测量结果的稳定性和可靠性，有必要对换流站设备附近区域的电磁场进行测量并分析其分布规律。文中利用电磁场分析仪对4所±500 kV换流站变压器、高抗、避雷器、电压互感器等附近的工频电场、磁场进行了测量。测量结果表明：所有被测换流站75%以上测点的电场强度分布在0～15 k V/m，最大值出现在避雷器附近，为32.6 kV/m；约90%测点的磁感应强度分布在0～80μT，最大值出现在换流变附近，为0.26 mT。基于实测结果，在实验室内搭建了工频电磁场模拟平台，该平台可同时产生连续可调的电场与磁场，且频率、方向、场强范围均满足模拟换流站现场工频电磁场的需求。文中的研究可以为变电站电磁环境测量、实验室模拟现场电磁环境工况提供参考。     

500 kV变电站工频电场的测量与分析

为了掌握500 kV变电站的工频电场分布,采用EFA-300低频电磁场分析仪,选取50Hz带通滤波、最大有效值方式,在某500 kV变电站厂区内,每间隔6 m测量电场强度值,将1092个测量数据绘制成电场强度分布图,找出其中电场强度较高的区域。测量结果显示,除个别区域外变电站内工频电场基本满足ICNIRP标准限值,分析变电站电场分布规律表明,电场强度较高的区域集中在主变、开关、断路器、互感器等设备及其连接线附近的区域,且场强最大值位于三相中的边相附近,应重点考核这一区域的工频电场值。     

交流输电线路附近民房平台处工频电场限值研究

在进行输变电工程临近房屋的电磁环境影响评价时,经常出现要求测量房顶平台的工频电场,并按4 k V/m进行评价的主张。针对此类有测量方法但无限值依据的情况,开展不同工频电场下的直接感受和暂态电击感受(包括对地绝缘的人触摸良好接地金属体、良好接地的人触摸对地绝缘的金属体)的试验。在综合考虑人体在工频电场下的直接感受和可能出现的暂态电击后,建议对于居民不必经常活动的屋顶平台,距平台底面1.5 m处的工频电场控制值取7 k V/m;对于居民日常活动区域的平台,建议工频电场控制值与一楼地面的相同,即距平台(包含阳台)底面1.5 m处的工频电场控制值取4 kV/m。     

无电极型工频电场传感器的设计

分析了电力系统中工频电场测量的技术手段和应用现状,指出现有手段的存在的问题;利用集成光学技术研制了一种基于铌酸锂晶片铁电畴反转的无电极电场传感器,该传感器内部没有金属部分,具有集成度高、对被测电场影响较小等优点;分析了传感器的设计要点,针对电力设备工频电场测试的实际需求完成传感器的参数设计,并研究相关的工艺流程;针对传感器半波电场太大的特点设计了合适的方案测试传感器的特性;根据国标GB/T12720-1991建立工频电场测试系统,并利用该系统完成传感器的工频电场标定测量实验。实验结果表明,该传感器在较大测量范围内具有较好的线性度,适合于电力系统工频电场的测量。     

数字式无线工频电场测量仪的研制

有源电场探头在高压电场测量中应用广泛.笔者说明了球形和柱形有源电场探头的测量原理,计算了圆柱形探头对电场的畸变,并介绍了一种有源无线数字式工频电场测量系统.该系统所用的圆柱形探头尺寸小(Φ=26 mm,H=13 mm),通过2.4 GHz无线信号通讯,可在计算机或手机屏幕上直接读出被测点的场强值,并可看到被测点电场的波...     

±800 kV云广特高压直流线路合成电场仿真计算与测试分析

为研究实际运行特高压直流输电线路复杂环境的合成电场特性及环境影响,开展±800 kV云广直流线路合成电场测量与分析。建立了特高压直流输电线路合成电场计算模型及算法流程,阐述了特高压直流输电线路合成电场的测量仪器、环境、位置、数据记录和处理方法。不同运行方式下的测试结果表明:正极半压和负极全压下测量值与理论值的误差小于负极全压运行下的误差,但大于双极全压运行下测量值与理论值的误差;因测试点的海拔高度、导线对地高度、温/湿度、风速、风向等因素影响,负极半压、正极半压和负极全压、负极全压运行的合成电场值上下浮动于不同月份的双极全压测量值;不同测试点的合成电场的80%值和95%值对应的测量位置基本相同,同时所有测量结果满足合成电场环境限值且有足够的裕度。云广直流工程的电磁环境设计合理性得到了验证。     

配电电缆附件复合绝缘界面缺陷类型和位置对电场分布的影响研究

配电网电缆附件是配电网系统的关键部件,其复合绝缘XLPE/SIR界面是最为薄弱的绝缘位置。该文模拟了电缆附件安装和运行过程中出现的典型缺陷,设计了电缆附件复合绝缘XLPE/SIR界面存在气泡、气隙、水珠、水膜、金属杂质、半导电杂质和绝缘杂质七种界面缺陷结构,通过建立配电网电缆附件界面缺陷电场仿真模型,研究典型缺陷下电缆附件内部电场畸变规律。仿真结果表明：在工频下,气泡缺陷与气隙缺陷在界面上引起的最大电场强度畸变值分别为13kV/mm和4.58kV/mm,随着气泡缺陷尺寸的增加,电场畸变呈小幅增大趋势;水珠缺陷和水膜缺陷引起的最大畸变电场分别为2.94kV/mm和3.74kV/mm,随着缺陷尺寸的增大,电场畸变明显加剧,当尺寸增大两倍时,水珠和水膜引起的最大畸变电场分别提高了18.7%和16%;随着缺陷远离应力锥根部,金属缺陷与半导电缺陷引起的电场畸变先增大后减小,最大畸变电场出现在距离应力锥约2mm处,畸变值约为3.65kV/mm。相比而言,绝缘缺陷引起的最大电场畸变出现在应力锥根部,约为8.74kV/mm,随着缺陷远离应力锥根部电场畸变呈现明显的下降趋势。该文研究结果对于配电网电缆附...     

500kV线路跨越三峡船闸的电场安全

采用模拟试验的方法 ,对三峡电站 5 0 0 k V出线架空跨越永久船闸时对过闸船闸的工频电场及安全问题进行模拟试验分析并与有关标准或规范规定进行了比较 ,结果表明所测场强符合国内外有关标准要求。