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电力设备对周围电磁环境影响分析方法探讨

发表时间：2020/8/19 来源：《基层建设》2020年第10期作者：韦宇晖

[导读] 摘要：随着电力系统的不断发展，各种电力设备布设越来越密集，其对周围电磁环境影响也受到越来越广泛的关注。

        广西广投乾丰售电有限责任公司广西来宾 546100
        摘要：随着电力系统的不断发展，各种电力设备布设越来越密集，其对周围电磁环境影响也受到越来越广泛的关注。本文重点研究电力设备对周围电磁环境影响分析方法。
        关键词：电力设备；周围电磁环境影响；分析方法
        引言
        在对电力系统供电质量和运行安全要求越来越高的情况下，自动化设备已成为电力系统中必不可少的一部分，通过智能化和自动化控制系统的安装，可以极大地提升电力系统运行的经济性和可靠性。
        1电力设备对周围电磁环境可能产生影响的因素
        1.1雷电引起的电磁干扰
        雷电波沿线路侵入变压器，强大的雷电流和电压直接作用于一次设备，产生极强大的脉冲电场和磁场，并通过一、二次系统间的耦合途径进入二次回路；或有大电流流入接地网，二次电缆的屏蔽层在不同的接地点接地时，就会因地网电阻的存在而产生流过屏蔽层的暂态电流，从而在二次电路的芯线中感应出骚扰电压。
        1.2高压开关操作产生的电磁干扰
        高压断路器和隔离开关操作是变压器典型和重要的电磁干扰来源。无论断开操作还是闭合操作，母线电流都包含一个复杂的暂态过程，这个过程由许多单个脉冲组成。断开过程初期，每个工频半波包含许多小脉冲，每个脉冲幅值较小，重复频率很高；随着触头距离的加大，每个工频半周期脉冲数减少，幅值加大，直到临近断开时，每工频半周只产生一个脉冲，脉冲幅值达到最大。闭合过程与断开过程正好相反。高压开关操作产生的电磁干扰以考虑工频干扰最为常见。
        2依据标准、规范判断是否产生影响
        2.1变电站电磁干扰相关标准
        根据前面提到的由变压器引起的电磁干扰情况，主要考虑设备本身性能指标要求及安装工程是否规范，工频电场限值是否符合要求等，相关标准规范如下：GB8702-2014《电磁环境控制限值》；GB50169-92《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》；DL/T621-1997中华人民共和国电路行业标准《交流电气装置的接地》；原国家环保总局颁布的《500kV超高压送变电工程电磁辐射影响评价技术规范》。变压器的设计应该符合上述标准中的相关要求。
        2.2高压架空输电线路电磁干扰相关标准
        （1）DL/T5040-2006《输电线路对无线电台影响防护设计规程》
        本标准是根据《国家发展和改革委员会办公厅关于2003年行业标准项目补充计划的通知》（发改办工业〔2003〕873号）的要求，对DL/T 5040-1995《高压电线路对无线电台影响设计规定》的修订。适用于110kV~500kV三相交流架空输电线路对符合相关标准要求的无线电台的防护设计。当实际距离无法满足防护间距要求时，可以用下面标准给出的公式计算出邻近的无线电干扰值，并根据标准判断干扰值是否满足要求。
        （2）GB15707-1995《高压交流架空送电线无线电干扰值》
        高压架空输电线的无线电干扰是高压送变电工程对周围环境影响的重要考核指标之一，国家出台了高压交流架空送电线无线电干扰值标准，对高压交流架空送电线在正常运行时的无线电干扰加以限制。国家标准《高压交流架空送电线无线电干扰值》（GB15707-1995）规定：频率为0.5MHz时高压交流架空线无线电干扰限值如表1所列：

        表1 无线电干扰限值（距边导线投影20m处）
        其中：表中所列限值是在80%时间、具有80%置信度的规定值。表1中当频率为0.5MHz时无线电干扰场强的计算公式为：

     （1）
        式（1）中：E为无线电干扰场强，dB（μV/m）；
        gmax为导线表面最大电位梯度，kV/m；
        r为导线半径，cm；
        D为被干扰点距导线的距离，m。
        无线电干扰频率修正值：

    （2）
        式（2）中f为频率，MHz。
        无线电干扰的距离修正值ΔEd：
        当Dp＜100m时：ΔEd =-20Klg（Dp/20）（3）
        当Dp>100m时：ΔEd =-13.98K-20lg（Dp/100）（4）
        式中K为衰减系数，且0.15MHz～0.40MHz，K=1.80；0.40MHz～1.70MHz，K=1.65；1.7MHz～30MHz，也可取K=1.65。
        因此可以得到距边线Dp（m）处，频率为f（MHz）的80%无线电干扰场强Ep的计算公式

，式中ΔEw为雨天无线电干扰增量。无线干扰场强值除了理论计算外，实地测试更有现实意义。测试方法按照GB/T7349-2002《高压架空送电线、变电站无线电干扰测量方法》中规定：测量地点选在地势较平坦，远离建筑物和树木，没有其他电力线和通信、广播线的地方。而在实际测试时，往往很难找到理想的较空旷的测试路径，各检测机构出具的检测数据不一致，因此该项指标的复现性很差，各检测机构应多进行比对以保证检测数据的准确可靠。
        建设项目竣工环境保护验收技术规范》征求意见稿，该稿中考虑到无线电干扰测试存在的上述影响因素及其带来的争议，删除了无线电干扰这一指标。总之无线电干扰测试存在的争议尚未解决，现状是各检测机构按各自的理解进行处理，为了保证检测数据的准确可靠，亟待出台相应标准加以规范。此外，高压架空输电线路设计还应满足以下标准规范要求：生态环境部目前已出台《输变电工程GB 50233-2005《110～500kV架空送电线路施工及验收规范》、Q/GDW179-2008《110～750kV架空输电线路设计技术规定》、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》。
        3提高电力设备抗电磁干扰的对策
        3.1隔离干扰线路
        隔离元件的设计对于平衡电路，保护线路和电路有着至关重要的作用，元件材料首先要达到要求标准，元件设计技术要跟上设备更新要求，这样才可以有效地隔离干扰电路。隔离是对干扰线路附近的干扰磁场进行隔离，进行隔离的最有效直接的方法就是将干扰线路与其他线路隔离开来，要尽量做到干扰线路和其他线路尽量不要平型排列，尽量屏蔽高频导线，还有些脉冲线路的功率比较大，容易对其他线路构成威胁，应将其视作干扰线路。线路设计是实现电磁兼容的重要内容，隔离干扰线路的设计要尽量使用小功率，低损耗的元器件，以减少元器件本身所产生的干扰。
        3.2提高接地技术
        电力设备从安全的角度考虑接地是十分必要的，从电路设计的角度考虑，接地也是十分必要的。信号地通常分为单点接地，多点接地以及混合接地等种类。提高接地技术实际上就是对这几个方面进行升级。提高接地技术有利于控制设备接地电压，使之控制在安全范围之内。因为电力设备经常处于高压状态下，在高压系统中保护接地除限制对地电压以外，在某些情况下还有促使电网保护装置动作的作用。提高接地技术可以通过接地设备将干扰电流导入大地，减少干扰源传播的能量。
        结语
        电力设备在生活中随处可见，在便利人们生活的同时，也对周围电磁环境产生了很大影响。本文系统梳理出判断电力设备对周围电磁环境影响的基本方法和法规依据，为电力设备的电磁频谱管理工作开展提供可参考思路。
        参考文献：
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        [2]张金帆，郭键锋，黄恒，杨颖琪.高压输电线路电磁辐射无线电干扰值的检测与评价.四川环境，2015年4月：125~129.
        [3]翟国庆，张邦俊，潘仲麟.220kV高压输电线路的工频电磁场和无线电干扰污染.浙江师大大学报（自然科学版），2000年11月：354~357.