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工频电场应怎样正确测量?—B3-0007
达尔问 发表于 [2013-5-4 18:13:29] 返回上一级浏览3333次

工频电场应怎样正确测量?

电场是电荷周围存在的一种物质形式,电量随时间作50Hz周期变化的电荷产生的电场为工频电场。电场强度在空间任意一点是一个矢量,以V/m为单位,对交流高压架空送电线路和变电站,电场一般用kV/m表示。在有导电物体介入的情况下,电场在幅值、方向上会改变,或者两者都改变了,从而形成畸变场。同时,由于物体的存在,电场在物体的表面上通常会产生很大的畸变。

工频电场的测量应使用专用的探头或工频电场测量仪器。工频电场测量探头一般采用悬浮体型探头,它是利用上、下两极板之间的电容和取样电阻形成的回路,测量极板之间的电压,通过校准获得电压和场强的对应关系。目前所使用的工频电场测量仪器有几种类型,如图1。无论那种型式的仪器,都应经计量部门检定,且在检定有效期内才能用于测量。

 

          (a)球型表             b)平板表          c)复合表

1 几种类型的工频电场测量仪器

测量时,测试人员应离测量仪表的探头足够远,一般情况下至少要2.5m,避免在仪表处产生较大的电场畸变。图2比较测量人员与测量仪表的距离对测量结果的影响。横坐标表示测量人员与测量仪表探头的距离,纵坐标表示仪表读数的变化,图中示出的是仪表对地高度分别为1.0m1.4m1.6m时的测量结果。很明显,测量人员与测量仪表探头的距离大于2.5m后,读数变化趋于0;而小于2.5m时,读数有很大的变化。当测量仪表安置在较低位置(如1.4m以下)时,测量人员靠得过近,会使仪表受人体屏蔽,测得电场值偏低;而当测量仪表在较高位置(甚至由测量人员手持)时,则由于人体导致仪表所在空间电场的集中,往往使测试结果偏高。所以,如图3所示,测量人员手持仪表进行测量是不对的,在极端情况下可能使测得的电场值成倍地偏高。

 

2 测量人员与仪表探头的距离对测量结果的影响

3 测量工频电、磁场的操作举例

另外,当仪表介入到电场中测量时,测量仪表的尺寸应使产生电场的边界面(带电或接地表面)上的电荷分布没有明显畸变;测量探头放入区域的电场应均匀或近似均匀。场强仪和邻近固定物体的距离应该不小于1m,使固定物体对测量值的影响限制到可以接受的水平之内。测量正常运行高压架空送电线路的工频电场时,根据电力行业标准DL/Z988-2005《高压交流架空送电线路、变电站工频电场和磁场测量方法》的要求,测量地点应选在地势平坦、远离树木、没有其他电力线路、通信线路及广播线路的空地上,一般选择在导线档距中央弧垂最低位置的横截面方向上,如图4所示。单回送电线路应以中间相导线对地投影点为起点,同塔多回送电线路应以对应两铁塔中央连线对地投影点为起点,测量点应均匀分布在边相导线两侧的横截面方向上。对于以铁塔对称排列的送电线路,测量点只需在铁塔一侧的横截面方向上布置。送电线路最大电场强度一般出现在边相外。除此之外,在线下其他感兴趣的位置进行测量,要详细记录测量点以及周围的环境情况。

4  送电线路下方电场和磁场测量布点图

若在民房内测量,应在距离墙壁和其他固定物体1.5m外的区域进行,并测出最大值,作为评价依据。如不能满足上述与墙面距离的要求,则取房屋空间平面中心作为测量点,但测量点与周围固定物体(如墙壁)间的距离至少1m

若在民房阳台上测量,当阳台的几何尺寸满足民房内场强测量点布置要求时,阳台上的场强测量方法与民房内场强测量方法相同;若阳台的几何尺寸不满足民房内场强测量点布置要求,则应在阳台中央位置测量。

民房楼顶平台上测量,应在距离周围墙壁和其他固定物体(如护栏)1.5m外的区域内进行,并得出测量最大值。若民房楼顶平台的几何尺寸不能满足此条件,则应在平台中央位置进行测量。

在此给出500kV线路下电场分布测量的例子。图5为导线三角形排列的被测500kV线路的照片,图6为电场分布的计算和实测结果,可以看出计算和实测的结果基本一致。图7为典型的同塔双回路500kV线路,表1为同塔双回路500kV线路下的电场和磁场实测分布。

5 单回路500kV线路

6 单回路500kV线路的电场分布

 

7 同塔双回路500kV线路

 

1 典型500kV同杆双回线路附近工频电、磁场的水平

 

线路中心下

边导线下

边导线外2m

边导线外5m

边导线外10m

电场(kV/m

4.22

4.90

5.10

4.55

3.19

磁场(μT

1.63

2.18

2.13

1.81

1.15

 

由于高压输电线路一般是三相制输电,地面空间电场矢量由三相导线上的电荷在空间合成,电场矢量呈空间椭圆型变化,因此应当优先采用带内置三维探头的测量仪器进行测量;不得已时可采用单维探头分别与地面垂直的分量和水平分量,通过均方根计算,获取空间电场实际值。

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