变电所电磁环境测量与分析
作者：武汉国电西高电气有限公司时间：2014-03-13 我要发布
摘要：110kV变电所电磁污染的影响不容忽视，笔者经实测后，为降低变电所磁场强度，提出了合理建议。
顺德电力局属下有20多个110kV变电所，所内均使用计算机(微机，单板机)及相关设备，如微机型继电器、变电所自动化系统、办公自动化系统。在运行中发现：计算机屏幕经常出现闪烁、变色、画面变形。这些现象引起了运行人员注意和不安，局有关部门也非常重视。通过一段时间的观察，发现这种现象是有规律的：总是和负荷大小、设备投退有关。如投入电容器组，屏幕明显立刻出现闪烁、波纹等。初步分析是工频的电磁场干扰所致。
加强环境保护是一门重要课题，电磁污染作为环境污染的一种，其危害性应引起高度重视。变电所内电磁干扰究竟有多严重，对人和设备是否有危害，尚未有定论。局决定请"国家电力公司高压与绝缘重点实验室"进行有关测试，进行定性定量测量分析。因工作关系本人参与了测试工作，加深了对电磁污染的了解。
2测量与分析
本次测试选取我局桂洲、华容、龙山、西华、广教、和北等6个110kV变电所。在测试选点上是大范围、多方位的。力求全面、详尽了解电磁场分布，并对测量数据影响比较大的设备进行投切比较。虽然测试因各变电所建筑结构、设备布置、设备运行情况不一和受现场运行条件限制。在6个所测量结果来看，电磁场分布是很有规律的，覆盖全部不同等级的电磁环境。现以龙山所测试结果为例作一介绍。
本次测量是按国际GB/T17626.8－1998《电磁兼容、试验和测量技术工频磁场抗扰度试验》中规定的技术要求与测量方法。测量高度离地面、高楼面约1m，距离测量对象1m内。
工频磁场试验等级标准如表1所示。
表1稳态工频磁场试验等级
| 等级 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 磁场强度(A/m) | 1 | 3 | 10 | 30 | 100 |
其中，1级：适合有电子束的灵敏装置所处的环境；
2级：保护良好的环境；
3级：保护的环境；
4级：典型工业环境；
5级：严酷的工业环境。
龙山所是四层户内式变电所，由于龙山变电所的运行状态适合补偿电容器组的切除和投入，我们对龙山变电所的电磁环境作了较为详细的测量；尤其是对位于四楼主控制室，在没有补偿电容器和由三组电容器和有四组电容器时，分别对主控制室磁场进行了测量。表2是各点的测量结果。
表2龙山变电所主控制室磁场强度测量结果
| 序号 | 无电容器 (A/m) | 三组电容器 (A/m) | 四组电容器 (A/m) | 三组/无 | 四组/无 |
| 1 | 0.26 | 4.8 | 5.1 | 18.5 | 19.6 |
| 2 | 0.63 | 2.7 | 4.0 | 4.3 | 6.3 |
| 3 | 0.26 | 2.8 | 3.9 | 10.8 | 15 |
| 4 | 0.25 | 2.4 | 3.8 | 9.6 | 15.2 |
| 5 | 0.25 | 3.9 | 5.0 | 15.6 | 20 |
| 6 | 0.23 | 2.9 | 5.5 | 12.6 | 23.9 |
| 7 | 0.23 | 2.9 | 4.2 | 12.6 | 18.3 |
| 8 | 0.17 | 3.5 | 4.6 | 20.6 | 27.1 |
| 9 | 0.14 | 3.1 | 3.8 | 7.1 | 27.1 |
| 10 | 0.26 | 1.8 | 3.1 | 6.9 | 11.9 |
| 最大值 | 0.63 | 4.8 | 5.5 | 20.6 | 27.9 |
| 最小值 | 0.17 | 1.8 | 3.1 | 4.3 | 6.3 |
| 平均值 | 0.27 | 3.1 | 4.3 | 12 | 18.4 |
由表2可见，在没有补偿电容器时，主控制室磁场测量结果的最大值为0.63A/m，最小值为0.17A/m，平均值为0.27A/m。在投入三组补偿电容器时，主控制室磁场测量结果的最大值为4.8A/m，最小值为1.8A/m，平均值为3.1A/m。再投入四组补偿电容器时，主控制室磁场测量结果的最大值为5.5A/m，最小值为3.1A/m，平均值为4.3A/m。与不投入补偿电容器相比，在投入三组补偿电容器后，磁场强度平均增加到12倍，最大增加到21倍，最小也增加到4.3倍。而与不投入补偿电容器相比，在投入四组补偿电容器后，磁场强度平均增加到18倍，最大增加到28倍，最小也增加到6.3倍。可见补偿电容器和串联的空心电抗器是造成控制室磁场环境超过标准的主要原因。
对主变压器顶部的四楼平台，测量了三个点的磁场。在没有补偿电容器时，三个点的磁场强度分别为0.35A/m，0.38A/m和0.71A/m。当四组电容器全部投入后，三个点的磁场强度分别变为0.59A/m，1.18A/m和0.31A/m。可见即使在变电所大楼内部，当离电容器室较远时，磁场的增强作用也不是很明显。主变压器顶部的四楼平台电场测量值均在40～120V/m，这是非常小的。
表3电抗器顶部二楼磁场强度的测量结果
| 序号 | 无电容器 (A/m) | 三组电容器 (A/m) | 四组电容器 (A/m) |
| 1 | 0.1 | 99 | 103 |
| 2 | 0.18 | 30 | 27 |
| 3 | 0.25 | 92 | 90 |
| 4 | 0.32 | 16 | 29 |
与变压器顶部的四楼平台不同，在电容器室电抗器顶部的二楼(即紧靠近一楼的电抗器)的休息室，投入补偿电容器后，磁场强度的增加非常显著，表3是休息室和附近的备品室磁场强度的测量结果。
从表3可知，在靠近电抗器顶部的二楼投入电容器与不投入电容器相比，有的点磁场强度可增加1000倍之多。
龙山变电所的电容器室均布置于变电所楼首层，在屏蔽笼四周的磁场为95～300A/m，屏蔽笼空芯电抗器顶部的磁场为600A/m。
龙山变电所二号主变压器靠近高压侧的磁场强度为2.4A/m，靠近低压侧的磁场强度为63A/m。很明显，因低压侧的电流远大于高压侧的电流，靠近低压侧的磁场也远大于靠近高压侧的磁场。
本次测量着重测量各所控制室磁场强度，和确定所内磁场最强点。测量结果见表4。
表4各所控制室电磁场最大值
| 地点 | 桂洲 | 华容 | 龙山 | 西华 | 广教 | 北滘 |
| 最大值(A/m) | 1.4 | 0.12 | 5.5 | 0.17 | 18.9 | 3.5 |
3测量结果和建议
从测量结果来看，电磁场源主要来自电抗器、大电流母线等设备，空芯电抗器更甚，在空芯电抗器附近的磁场强度高达500～600A/m，在约3m外，仍可测量到磁场强约为100A/m，属于5级以上严酷工业环境标准。而在铁芯电抗器附近磁场为35A/m～60A/m左右，在3～4m外约为2A/m，10kV母线附近约30A/m至60A/m(负荷700～2300A)。
测量结果表明，不带空芯电抗器的变电所的主控室的磁场强度除少量的点超过1A/m外，绝大多数不超过1A/m。符合1级标准。通过测量对照，还显示，当磁场强度接近1A/m时，为0.9及以上时，显示器屏幕还开始有轻微的抖动，超过1.5A/m时比较严重。因此，为确保屏幕没有晃动，显示器放置的地方磁场强度不宜超过0.85A/m。
所测量控制室电磁场(广教所个别点超3级)仍在保护级内，不至于对设备和人身安全有影响。但是，如主控室和休息室等布置于电抗器附近，而电抗器又使用空芯电抗器，会使人和设备工作处于严酷的工业环境中，是不合适的。如龙山所二层(电容器室顶)不合适作休息室。变电所自动控制系统主机和后台微机建议放置在1至2级环境。尽可能创造良好环境是非常必要的。
为改善变电所的电磁环境，降低磁场强度，建议：
(1)使用铁芯电抗器；
(2)在变电所设计工作中要注意使主控室、工作人员办公室、休息室尽量远离电容器室、10kV母线。
(3)变电所综合自动化系统主机和显示器和保护继电器等设备，应使用抗干扰性好的产品，选用屏蔽能力好的屏体加以屏蔽。
表5各所磁场强点测量结果
| 地点 | 桂洲 | 华容2号电容器组 电抗器附近 | 龙山电容器组 电抗器顶附近 | 西华2号电容器组 电抗器附近 | 广教2号电容器组电抗器附近 | 北滘1号电容器组 电抗器附近 |
| 最大值 (A/m) | 停运行 | 35 | 600 | 62 | 180 | 360 |
| 电容器容量 kvar | 5004 2组 | 4200 2组 | 3600 4组 | 4200 2组 | 4200 2组 | 5004 2组 |
| 电抗器 | CKSCKL- | SKSC- | CKGKL- | CKSC- | CKGKL- | CKSCKL- |
| 型号 | 650/10-13 | 252/10-6 | 216/10-6 | 252/10-6 | 252/10-6 | 300/10-6 |
注：广教2号电容器组、电抗器离围栏稍远，约2m多。
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