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750kV变电站母线电磁环境参数的试验研究

来源：五一七教育网

　　2006年　　3月

第32卷第3期

高　电　压　技　术

HighVoltageEngineering

Vol.32No.3

Mar.　2006

・57・

750kV变电站母线电磁环境参数的试验研究

万保权1,2,邬　雄2,杨毅波3,路　遥2,张云政4

(1.武汉大学电气工程学院,武汉430072;2.武汉高压研究所,武汉430074;3.广州电气安全研究所,广州510330;4.襄樊襄城供电公司,襄樊441021)

摘　要:为确定750kV变电站电磁环境参数,采用回路法试验了750kV变电站管、软母线的无线电干扰。模拟母线典型的架设方式并测量了地面1m处的电场强度和可听噪声后得出母线无线电干扰为70dB,地面电场为13kV/m,电晕噪声约48dB的电磁环境水平,此水平不影响变电站外的环境。关键词:750kV变电站;母线;电磁环境;电晕噪声中图分类号:TM723文献标识码:A文章编号:100326520(2006)0320057203

StudyonElectromagneticEnvironmentofBusin750kVStation

WANBaoquan1,2,WUXiong2,YANGYibo3,LUYao2,ZHANGYunzheng4(1.SchoolofElectricalEngineering,WuhanUniversity,Wuhan430072,China;

2.WuhanHighVoltageResearchInstitute,Wuhan430074,China;3.GuangzhouElectricalSafelyTestingInstitute,Guangzhou510330,China;

4.XiangchengElectrticPowerCompany,Xiangfan441021,China)Abstract:Thispaperteststheradiointerferenceoftwokindsofbuswithloopmeasurementfor750kVstation,and

μV/cm)),measuresthegroundelectricfieldandaudibilitynoiseunderbus.Theradiointerferencelimit(70dB(

groundelectricfield(13kV/m)andaudibilitynoise(48dB(A))ofbusisdetermined.Theelectromagneticenviron2mentlevelcan’tinfluenceenvironmentoutsidethe750kVstation.

Keywords:750kVstation;bus;electromagneticenvironment;audibilitynoise

0　引　言

扰。测量参考频率为0.5、1MHz。回路法的原理测量见图1。被测的高压设备Cx产生的无线电噪

声电流(脉冲电流)通过耦合单元Z2和R构成回路,阻波器Z1用于阻止试验变压器B和Cx之间脉冲电流流通。施加的试验电压一般≮1.1倍被测的高压设备额定电压。

高压变电站的运行会产生无线电干扰、工频电、磁场和可听噪声,当电磁干扰严重时,对变电站附近居民的无线电接收和专业无线电台站的工作及居民的生活造成影响[126],因此变电站产生的无线电干扰、工频电、磁场和可听噪声是变电站建设中考虑的主要技术问题之一。本文试验研究了典型结构布置下的750kV二耐热软母和管型母线产生的无线电干扰、可听噪声和地面场强。1　试验方法1.1　无线电干扰试验

图1　标准测量回路

Fig11　Measurementcircuitofradiointerference

变电站产生无线电干扰有母线及其它电气设备间连线的电晕放电;高压电气设备向母线或连线上发射的高频电流;绝缘子火花放电或其它高压部件连接松动或接触不良产生的间隙火花放电3类根源。3类放电过程中都产生高频脉冲电流,以致产生无线电干扰。其中后2种随机出现,可通过清扫和维护消除;当运行电压>100kV时,第1种占据主导地位,不可消除。

采用回路法

[7,8]

1.2　地面场强试验

高压变电站中的地面电场由带电构架和高压电气设备产生的场强合成,由于设备类型、结构和布置不同,不同区域的场强不同,一般考虑运行人员常活动的区域如巡视道等处的场强水平[9,10]。750kV变电站母线地面电场试验主要按此布置。1.3　可听噪声试验

测量了母线产生的无线电干

变电站的可听噪声主要来源设备运行时机械的

・58・Mar.2006High　Voltage　EngineeringVol.32No.3　

振动和电晕放电2方面。此试验研究主要是变电站

母线和连接高压设备的软导线电晕产生的噪声。目前,我国还没有测量母线噪声的相应标准,对750kV变电站母线,其噪声测量方法是参照架空送电线路可听噪声测量方法线15m的位置测量。2　试验条件

750kV变电站母线无线电干扰、地面场强和可

[11]

选择在垂直于母线,距离耦合电容器2m的方向

上。相邻两测点间距离1m。试验电压462kV(1.05×800/3),测量结果见表2、3。

表1　750kV变电站母线的无线电干扰电平

Tab.1　Radiointerferencelevelforthebus

of750kVstation

μV/m)Er(dB,

508kV623kV

55.259.1

标准,在母线下或距离母

管母

软母

0.5MHz

1MHz54.359

0.5MHz54.858.2

1MHz53.257.6

听噪声的试验布置见图2。导线悬挂高度20m,耦

合电容器高度7.8m,与实际750kV变电站中母线高度和高压电气设备高度相当。导线无线电干扰和可听噪声测量与电容器的布置关系不大,而地面场强与电容器布置有关。为测量地面最大场强,模拟变电站中任一串旁的巡视道,试验时将电容器布置在母线下方,在距离电容器2m垂直于导线的方向上布置测量点;可听噪声的测点选在导线正下方和距离导线15m的位置;导线的无线电干扰通过电容器耦合测量。TRF80021000耦合电容器电容量1nF。测量设备有ESHS10型无线电干扰接收机,HI3604型工频电磁场测量仪和HY104型噪声计。试验2类导线:1)二软导线,长16m,

表2　750kV变电站母线下方无高压设备时地面场强

Tab.2　Groundelectric2filedunderthebuswithouthigh

voltageequipmentsfor750kVstation

测点

kV/m

软母下12.912.912.712.412.011.611.110.19.28.37.1管母下11.911.811.611.411.010.610.29.79.28.78.2

表3　750kV变电站母线下有高压设备时地面场强Tab.3　Groundelectric2filedunderthebuswithhighvoltage

equipmentsfor750kVstation

测点

kV/m

间距400mm,导线截面720mm2;2)管母线,

长13m,直径250mm。

相同环境条件(晴天)下,多次试验管母线和软导线的电磁环境参数,取平均值。

软母下20.518.817.215.213.812.411.310.610.09.48.9管母下19.218.016.514.812.611.810.29..49.08.4

3.3　可听噪声

单根母线的可听噪声由多次测量结果按等效声级LAeq,n

1=10lg(

i=0

∑

100.1LAi)计算[12],LAi为第i

次测量的瞬时声级;n为测量次数。可听噪声的2测点分别为导线正下方和距导线对地投影15m2处。试验电压462kV时计算后2测点的LAeq,n数据,软母下分别为43、41,管母下分别为43.3、42.4dB。

图2　管母线试验无线电干扰试验布置图

Fig12　Radiointerferencetestset2upfortubebu

4　结果分析4.1　无线电干扰

3　试验结果3.1　无线电干扰

变电站进出线多,站内的高压设备很繁多,如母线、绝缘子等,准确确定由变电站高压设备产生而注入一条电力线路的电流,需已知线路电阻及变电站中作为电流源的高压设备的阻抗。按最严重情况考虑,假设变电站的阻抗无穷大,若有N台设备产生相同的脉冲电流I0,对n条进(出)线注入一条线路的电流[9]I=I0

N/n。N台设备产生的电流合成

μV/m)的测量结导线无线电干扰电平Er(dB,果见表1。3.2　地面场强

母线下的地面场强试验布置方式有2种:1)母

线下方无任何带电体,以母线对地投影点为起点(测点0),在垂直于母线方向上布点;2)导线下方放置一电容器,模拟变电站中与母线垂直的巡视道,测点

由每个单独测量得到的电流平方和确定,用这个方法确定的电流若等于电力线路电晕放电产生的电流,则在变电站线路终端杆塔处的无线电噪声将增

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加3dB,此电流沿线传播1～2km时,相应感应的

场强增量可忽略。

建议的750kV输电线路的无线电干扰限值为55～58dB,若以58dB为依据,参照文[13],以限值减去10dB作为好天气时的平均值,则好天气时无线电干扰Er<48dB,即<251μV/m。其对应导线中的干扰电流由下式[14]得出:

E=60I(

hh+20p),22+(h+2p)2+202h+20

由表4数据推论,正常运行750kV变电站三相

母线下的地面场强<13kV/m的单根测量数据。

表4　500kV变电站母线下不同位置处的地面场强

Tab.5　Electric2filedfordifferentpositionunderthebus

of500kVstation

边母线对地投影间的距离/m单相

0123456710

7.417.377.277.126.916.656.376.065.745.425.10Eg

Egr

kV/m

三相

2.532.853.083.243.323.343.303.213.102.952.80滨海变长沙变廉洲变罗洞变

5.806.175.705.545.635.635.435.305.255.305.566.076.496.756.876.876.465.925.715.255.156.61

6.026.006.406.476.205.975.725.234.754.634.36

5.206.096.556.626.555.945.454.704.083.342.50

式中,E、H分别为电、磁场强度;h为导线高度;磁μπμH/m,场穿透深度p=ρ/(π其中μ0f)。0=0.4

f=0.5MHz。设ρ=100Ωm,h=20m,得E=2.81I。因Er<251μV/m,则I<.4μA。对750kV变电站,若N/n取10,则每一设备产生的干扰电流ID≤8.94μA,即采用回路法测量得出的母线无线电干扰电压(300Ω阻抗上的压降)<2682μV,即68dB。

由表1测量结果知,2种导线在750kV变电站正常运行下0.5MHz的无线电干扰分别为55.4和54.8dB,满足线路无线电干扰限值58dB。4.2　地面电场

变电站内某一区域的地面电场主要由该区域内带电构架的布置和电压等级决定。由表2、3可知,布置方式相同时二软母下地面电场强度较大。模拟垂直于母线,任一串两相间巡视道上的高压设备附近的地面场强µ空旷母线下方的场强。二软母和管母在2种布置方式下的电场分布见图3、4。

4.3　可听噪声图3　二软母下

的电场分布

Fig13　Distributionofelectric2filedundersoftbus

图4　管母线下的电场分布

Fig14　Distributionofelectric2filedundertubebus

由于试验场周边环境存在其它噪声干扰,使试

验母线的正常噪声测量极为困难,故采用一种特殊排除背景噪声的修正方法,该方法系美国特高压基地从各种不同电压等级试验线路约5000个实测数据统计中得到,即测量中采用8kHz倍频程滤波器,将8kHz倍频程测得的声级加上7dB等于实际上的A计权声级。

3.3节中单根母线产生的电晕噪声LAeq,n在线下约为43dB,15m处为42dB,对变电站中实际运行的三相母线噪声可根据单相换算。单相试验导线的声级与三相试验线段的声级相差约3～5dB,因此750kV变电站三相母线电晕产生的噪声≯48dB。目前变电站中的噪声源主要来自变压器或电抗器,500kV变压器的噪声一般在60～80dB范围,相对于变压器,750kV母线的电晕噪声较小,若考虑高压设备、导线等屏蔽效应,传播到变电站外的噪声量更小。因此,母线的电晕噪声基本不影响变电站外的噪声水平。5　结　论

a)正常运行电压下,750kV变电站试验母线的无线电干扰电平(基准μV/m)在0.5MHz时约55dB,考虑到不同厂家的产品性能和750kV线路58dB的无线电干扰限值要求,建议750kV母线(或其

　　选择4个典型的500kV变电站,其母线h均约15m。测量母线下预留间隔位置场强Eg和垂直于母

线任一串两相间巡视道场强Egr的结果见表4。　　表4表明,在正常运行的变电站中母线下方布置了大量的高压设备,这些带电设备对地高度相对母线低5～8m,使垂直于母线巡视道上的地面场强与母线下方预留串位置处相比大大增加,但小于单相运行母线下的场强水平。

它高压设备)的无线电干扰限值取70dB;

b)正常运行电压下,750kV变电站母线下的地

(下转第71页)面电场<13kV/m;

　2006年3月高　电　压　技　术第32卷第3期・71・

　　根据仿真可知,电源输出脉冲尖峰电压值主要

取决于负载等效电容CL的大小,CL越小Um越大,最大可达到两倍输入电压幅值。脉冲平均电压主要取决于RL的大小,RL越小Uav越小。脉冲前沿上升时间也随CL的减小而减小。负载的不匹配会导致能量在磁脉冲压缩网络中来回反射[11],形成高频振荡。解决办法之一是在磁脉冲压缩回路串联二极管。当磁开关非饱和电感与饱和电感的比值小于一定值时,脉冲陡化效果将不理想。当导通时间控制得当时,可得到较理想的输出陡化脉冲。

参考

文

献

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mail:petrelyp@sohu.com收稿日期　2005202228　　　　编辑　任　明

压技术,2003,29(10):17.

(上接第59页)

[6]万保权,邬　雄,张广州,等.500kV线路跨越三峡船闸对通信的无源干

　　c)750kV变电站中,由母线电晕产生的噪声(A声级)约48dB,此水平不影响变电站外的环境噪声。

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万保权　1971—,博士生,高工,从事电力系统电磁兼容的研究。电话:(027)

87445900

收稿日期　2006201206　　　　编辑　蔡爱姣

(上接第61页)

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同时栅极串接约10Ω的阻尼电阻,防止栅极振荡过压,且阻尼电阻并联了加速电容。

李洪春　1946—,教授,硕士生导师,从事电气自动化

5　结　语

方面的研究。

苗立江　1980—,硕士,主要从事EMC电快速瞬变脉

冲群扰动源研究。电话:(0411)84701172;E2mail:mlj502@eyou.com

为开发快速瞬变脉冲群发生器而研制的电源体

积小,噪声小,抗干扰能力强,运行良好,基本达到了预期的技术指标。

参考

文

献

李洪春

王玉峰　1978—,博士,从事EMC方面的研究。电

话:(0411)84705873

收稿日期　2005206205　　　　编辑　郭守珠

[1]何希才1新型开关电源设计与应用[M]1北京:科学出版社120011

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