高电压工程基础
15.3 直流输电线路的电磁环境
15.3.1 直流线路电晕
当直流线路发生电晕后，将除导线以外的整个空间分为电 离区和非电离区两部分。电离区和非电离区的带电粒子的 运动，形成了直流输电线路上的电晕电流，由此造成电晕 损失。 15.3.2 直流输电线路的电磁场及其限值 电场（合成电场） • 由导线所带电荷产生的静电场 • 由空间电荷产生的电场，称为离子流电场
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高频电磁环境 骚扰源：
• 换流阀运行引起的持续电磁骚扰
• 换流站高压设备电晕产生的电磁骚扰 • 换流站高压设备火花放电产生的电磁骚扰 • 断路器操作和故障暂态引起的电磁骚扰 • 雷电等外界原因产生的电磁骚扰
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15.5 电力系统外部的电磁骚扰源
除了电力系统内部产生的电磁骚扰源外，电力系统还面临 雷电、太阳活动等自然现象引起的电磁环境，以及高空核 爆电磁脉冲、高功率微波等人为电磁环境。
可听噪声 输电线路导线产生电晕后，会伴随产生可听噪声，直流 线路电晕放电时产生的可听噪声主要来自正极性流注放 电。 输电线路因电晕放电产生的可听噪声，严重时会对输电 线路附近居民带来烦躁和不安，因此设计和建设直流线 路时，应将可听噪声限制到合理范围内。
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15.4 换流站的电磁环境
15.4.1 换流站的电磁环境特点
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15.2 变电站的电磁环境
变电站是电磁环境较为恶劣的场所，自然和人工操作均可 能产生严重的电磁骚扰。
短路接地 低频浪涌 接地网
雷击
微秒级 浪涌 MHz级振 荡波 快速瞬变 脉冲群 ns级浪涌
控制电缆 容性耦合 控制电缆 感性耦合 互感器寄 生电容 接触设备
高压回路 切换操作 二次回路 切换操作 静电放电
雷电
雷电是最为严重的自然界电磁干扰源之一，雷电引起的效 应可分为直接效应和非直接效应两种。 太阳风暴 太阳上各种剧烈的爆发活动在短时间内释放大量能量，并 将大量的磁化等离子体、高能粒子和增强的电磁辐射抛射 到行星际空间，人们形象地称之为太阳风暴
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地面工频电场
导线对地面和交叉物的最小垂直距离 / m
经过地区或交叉跨越 居民区 非居民区 交通困难地区 35~110kV 7.0 6.0 5.0 220 kV 7.5 6.5 5.5 330 kV 8.5 7.5 6.5 500 kV 14 10.5~11.0 8.5
跨越公用铁塔，至塔顶
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工频磁场 变电站内工频磁场强度高的设备主要是母线和电抗器等。 15.2.2 开关操作引起的暂态干扰 传导耦合 变电站中有很多隔离开关和断路器的常规操作，如隔离 开关切、合高压空载母线，断路器切、合高压母线和高 压线路，投切电容器组合投切空载变压器及电抗器等。 当开关操作使系统状态发生变化时，会产生操作过电压。
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地面工频磁场限值
国际辐射防护协会（IRPA）所属国际非电离辐射防护委员会 （ICNIRP）向世界各国推荐了一个工频磁场照射限值临时指 导原则，把照射值分为职业照射和公众照射限值。
受照现象 磁通密度B（mT）
整工作日内
职业 短时内 局限于四肢 公众 每天至多达24h 每天数小时内
0.5
跨越 不通航河流
至百年一遇水位 冬季至水面
跨越电力线路 跨越电力线路 跨越弱电线路
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地面工频磁场分布
• 当输电线路的导线中 有电流流过时，就会 在周围产生工频磁场。 • 一般可认为三相电流 产生的磁场互相抵消， 而在线路附近工频磁 场不容忽略。
不同电压等级的输电线路产生的地面磁场分布
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电场
限值 DLT 1088-2008《±800kV特高压直流线路电磁环境参数制》 • ±800kV直流输电线路邻近民房时，民房处的地面合成场 强限值为25kV/m • 线路跨越农田、公路等人员容易到达区域的合成场强限值 为30kV/m • ±800kV直流输电线路线下离子电流密度限值为100nA/m2
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地面工频磁场限值
等级 1 2 3 4 5 …
磁场强度（A/m）
1
3
10
30
100
待定
稳定持续工频磁场试验等级
等级 1 2 3 4 5 …
磁场强度（A/m）
—
—
—
300
1000
待定
1~3秒短时工频磁场试验等级
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15.1.2 交流输电线路的高频电磁环境 电晕 根据大量测量的结果统计出的输电线路电晕放电的能量 集中在0.15~4MHz频率范围内。
无线电干扰
无线电干扰（简称RI，或称为无线电噪声RN，有时也称 无线电骚扰）是指在无线电频段可能对正常的通信信号 造成影响的电磁干扰。 输电线路无线电干扰主要是对调幅广播、通信（550kHz ~ 12MHz）和电视产生干扰。
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无线电干扰
干扰源 • 输电线路导线、绝缘子或线路金具等电晕放电 • 绝缘子表面污秽产生的间歇性放点 • 有缺陷绝缘子的间隙击穿火花
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辐射耦合 高频辐射电磁场可直接辐射到非屏蔽电缆的芯线上， 也可以通过二次设备的散热孔、显示板等孔缝侵入二 次设备。
（1）空气绝缘变电站（AIS）的电磁辐射特性 （2）气体绝缘变电站（GIS）的电磁辐射特性
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15.2.3 雷击避雷针等构件引起的干扰
雷击避雷针或微波塔等高大构件
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《高电压工程基础》（第二版）
高电压工程基础
第6章施围 电气设备的预防性试验 邱毓昌 张乔根（西安交通大学）编著
刘青（西安科技大学）制作
6.1 绝缘电阻的测试 6.2 泄漏电流的测量 6.3 介质损耗角正切值的测量 6.4 局部放电的测试 6.5 电压分布的测量 6.6 绝缘油的电气试验和气相色谱分析 6.7 绝缘状态的在线监测
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磁场 我国DLT 1088-2008规定±800kV直流输电线路下方的磁感 应强度限值为10mT。
15.3.3 直流输电线路的无线电干扰和可听噪声 无线电干扰 与交流输电线路一样，电晕放电会对线路周围无线电正常 接收产生干扰。 直流线路的无线电干扰主要来源于正极性导线
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跨越等级公路，至地面 至五年一遇洪水 跨越 位
7.5
7.0 6.0
8.5
8.0 7.0
9.5
9.0 8.0
14
14 9.5
通航河流
至最高航行水位
的最高船桅顶
2.0 3.0 6.0 3.0 3.0 3.0
3.0 4.0 6.5 4.0 4.0 4.0
4.0 5.0 7.5 5.0 5.0 5.0
5.5 6.5 10.5~11.0 6.0（至导线、地线） 8.5（至杆塔塔顶） 8.5
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电场
空间电荷在电场作用下的运动，形成离子电流。由极导线 向大地流动的离子电流，遇到对地绝缘的物体，将附着在 该物体上形成物体带电现象，可能引起暂态电击。
双极直流输电线路电力线和带电离子分布示意图
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电场
限值 • DL/T 436-2005《高压直流架空送电线路技术导则》 • 民房所在地面未畸变合成场强不应超过15kV/m（对应于 湿导线） • ±500kV直流输电线路下地面的合成场强限值取为30kV /m • ±500kV直流输电线路线下离子电流密度限值为100nA/m2
可听噪声
交流高压输电线路由电晕产生的可听噪声有两种，即宽 频带噪声和交流声
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可听噪声 影响因素
• 天气条件 • 气象条件 • 海拔 限值 • 国家标准GB 3096《城市区域环境噪声标准》针对输 电线路、变电站等产生的噪声，规定了城市五类区域 的环境噪声最高限值 • 噪声测试可参照按照国家标准GB/T 14623《城市区域 环境噪声测量方法》
• 连接金具、线夹的火花放电
• 间隔棒、导线接续管、修补管、均压、屏蔽环 的火花放电
• ……
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无线电干扰
影响因素 • 天气
• 导线参数、高度、相间距离
• 导线（子导线）界面 • 分裂导线数 • ……
高电压工程基础
无线电干扰 限值 • 国际无线电干扰特别委员会（CISPR）推荐26dB作为 评价无线电干扰影响的可接受的信噪比 • 国家标准GB 15707-1995《高压交流架空送电线无线 电干扰限值》规定了高压交流架空送电线路在正常运 行时的无线电干扰限值
5 25 0.1 1
IRPA-ICNIRP推荐的工频磁场照射限值
高电压工程基础
地面工频磁场限值
• HJ/T 24-1998《500kV超高压送变电工程电磁辐射环境 影响评价技术规范》
• 推荐应用表15-2中公众全天辐射时的工频限值 0.1mT作为磁场强度的公众安全评价标准
• 国家推荐性标准GB/T 17626.8-1998《电磁兼容试验和 测量技术 工频磁场抗扰度试验》 • 对稳定和1~3秒短时工频磁场试验做出了相应规定
二 次 设 备 及 系 统
无线电辐 射
辐射电磁 场
自由空间
变电站内主要电磁骚扰以及各种电磁骚扰对二次系统的耦合途径
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15.2.1 变电站的工频电磁场及其限值 变电站中带电设备会在周围的空间产生工频电场和磁场。 工频电场 变电站运行时各种带电导体上的电荷和在接地构架上感应 的电荷会产生工频电场，产生工频电场强度较高的设备依 次为母线、电容器、架空进出线，而变压器产生的电场强 度相对较小。 限值 • 对运行人员经常巡视或检查必经的地方，一般规定为 小于8kV/m，其它地方则不大于10kV/m，少数地区允 许最大场强为10~15kV/m • 变电站围墙处场强则应不大于5kV/m