環(huán)境濕度對實(shí)驗(yàn)室工頻電場強(qiáng)度測量結(jié)果的影響研究

蘭新生，林巧紅，劉 虹，周易謙，王方強(qiáng)，王 杰

(四川電力科學(xué)研究院，四川 成都 610072)

隨著輸電線路不斷向大容量和超(特)高壓發(fā)展。社會各界對輸變電設(shè)施電磁環(huán)境問題廣泛關(guān)注［1-2］;同時周邊居民對輸變電工程的環(huán)保投訴日益增多，其中大多數(shù)居民反映高壓輸電線路工頻電場和工頻磁場對其生活或身體的影響。工頻電場強(qiáng)度作為電力工程環(huán)保驗(yàn)收評價的重要指標(biāo)，對于電力工程環(huán)境保護(hù)工作的評判具有重要的意義。

在工頻電場強(qiáng)度的現(xiàn)場測量過程中發(fā)現(xiàn)，同一高壓輸電線路在相同運(yùn)行工況(電壓和電流)、同一測點(diǎn)使用同一測量設(shè)備在不同環(huán)境濕度下測試時，工頻電場強(qiáng)度測量結(jié)果可達(dá)日常平均值的2～8倍［4-5］，且遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國際大電網(wǎng)會議推薦方法的計(jì)算值。針對這一問題，國內(nèi)眾多學(xué)者進(jìn)行了研究［6-9］，但仍未提出在不同環(huán)境濕度下準(zhǔn)確測量工頻電場強(qiáng)度的可行方法。

經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)境濕度從兩個方面使測量結(jié)果與正常情況差別較大。一是影響測量設(shè)備的電場強(qiáng)度傳感器;二是改變輸電線路對地電場的強(qiáng)度分布?；诖?，實(shí)驗(yàn)采用傳感器密封與否兩種方式，用標(biāo)準(zhǔn)電場中不同空氣介質(zhì)濕度下的測量結(jié)果，分析環(huán)境濕度對工頻電場強(qiáng)度測量設(shè)備傳感器的影響程度。

1 實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)介紹

1.1 標(biāo)準(zhǔn)電場

根據(jù)DL/T 988-2005《高壓交流架空送電線路、變電站工頻電場和磁場測量方法》附錄A中所述方法構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)電場。實(shí)驗(yàn)采用2 m×2 m的兩塊平行極板，間距0.8 m，調(diào)整施加在極板上的電壓而改變標(biāo)準(zhǔn)電場強(qiáng)度。

圖1 用于校準(zhǔn)電場測量儀的平行極板

1.2 工頻電場測量設(shè)備

工頻電場強(qiáng)度測量系統(tǒng)采用國際知名的納達(dá)公司制造的PMM8053B主機(jī)和EHP-50C傳感器組成。

1.3 實(shí)驗(yàn)原理及過程

將密封與不密封的傳感器放入平行極板中央，在恒定電場(2.5 kV/m)下，保持環(huán)境溫度不變，調(diào)整環(huán)境濕度(40% ～75%)，獲得測量系統(tǒng)對工頻電場強(qiáng)度的測量結(jié)果。

表1 密封情況下不同環(huán)境濕度工頻電場強(qiáng)度測量結(jié)果

表2 不密封情況下不同環(huán)境濕度工頻電場強(qiáng)度測量結(jié)果

圖2 密封情況下不同環(huán)境濕度工頻電場強(qiáng)度相關(guān)圖

圖3 不密封情況下不同環(huán)境濕度工頻電場強(qiáng)度相關(guān)圖

2 工頻電場強(qiáng)度測量結(jié)果

工頻電場強(qiáng)度測量結(jié)果如表1、表2、圖2、圖3所示。

3 數(shù)據(jù)分析

從表1數(shù)據(jù)和圖2曲線直觀地看出，實(shí)驗(yàn)室測量條件下，密封電場強(qiáng)度傳感器時，測量結(jié)果不隨環(huán)境濕度的變化而變化。而表2數(shù)據(jù)和圖3曲線表明，實(shí)驗(yàn)室條件下，不密封電場強(qiáng)度傳感器，相對濕度超過55%時，測量結(jié)果隨著環(huán)境濕度增大而迅速增高;在相對濕度小于55%時，測量結(jié)果保持恒定且與標(biāo)準(zhǔn)電場數(shù)值非常吻合。結(jié)合電場強(qiáng)度經(jīng)典物理學(xué)公式:E=U/d可知，電場強(qiáng)度僅與極板電壓和極板間距有關(guān)，與空氣介電常數(shù)無關(guān)。

4 討論

(1)實(shí)驗(yàn)室測量條件下，密封EHP-50C傳感器時，工頻電場強(qiáng)度測量結(jié)果不隨濕度變化而變化，且系統(tǒng)誤差保持穩(wěn)定，易可靠校準(zhǔn)。這對改進(jìn)傳感器提供了重要依據(jù)。

(2)實(shí)驗(yàn)室測量條件下，未密封EHP-50C傳感器時，測量系統(tǒng)工頻電場強(qiáng)度測量結(jié)果在環(huán)境相對濕度小于55%時不隨環(huán)境相對濕度變化而變化，并且與標(biāo)準(zhǔn)值高度吻合;在環(huán)境相對濕度大于55%時，測量結(jié)果隨環(huán)境相對濕度的變化而迅速變化。

(3)以上兩點(diǎn)說明，在實(shí)驗(yàn)室條件下，PMM8053B和EHP-50C傳感器組成的工頻電場強(qiáng)度測量系統(tǒng)，當(dāng)相對濕度小于55%時，測量結(jié)果不受濕度的影響;當(dāng)相對濕度大于55%時，測量結(jié)果隨環(huán)境濕度的增加而逐漸增大，在試驗(yàn)的最高相對濕度75%時，相對誤差也最大，為12%。

(4)試驗(yàn)時，濕度采用相對濕度表示，但對測量結(jié)果影響的本質(zhì)因素是絕對濕度。在均勻電場中，電極間介質(zhì)變化對電場的改變是一致的，試驗(yàn)結(jié)果可以充分說明，電場強(qiáng)度傳感器需要防止?jié)穸鹊挠绊憽，F(xiàn)場測量結(jié)果達(dá)到2～8倍誤差的原因，應(yīng)該涉及其他因素，有待進(jìn)一步研究。

［1］邵方殷.交流線路對平行接近的直流線路的工頻電磁感應(yīng)［J］.電網(wǎng)技術(shù)，1998，22(12):61-65.

［2］黃道春，阮江軍，文武，等.特高壓交流送電線路電磁環(huán)境研究［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2007，31(1):6-11.

［3］國家環(huán)境保護(hù)局.HJ/T 10.2-1996輻射環(huán)境保護(hù)管理導(dǎo)則—電磁輻射測量儀器和方法［S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1996.

［4］國家環(huán)境保護(hù)局.HJ/T 24-1998500 kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評價技術(shù)規(guī)范［S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1998.

［5］施東風(fēng)，孫沙青，王沖，等.不同布置方式220 kV變電所對周圍環(huán)境的電磁輻射分布［J］.環(huán)境測量管理與技術(shù)，2007，19(2):44-51.

［6］莊振明，謝詠梅，宋永忠，等.解決電磁輻射分析儀測量值偏高的方法［J］.環(huán)境測量管理與技術(shù)，2008，20(4):70-71.

［7］彭繼文，周建飛，周年光，等.濕度對500 kV超高壓交流架空送電線路區(qū)域電磁環(huán)境的影響研究［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2008，32(增刊 2):237-239.

［8］俞集輝，鄭亞利，徐祿文，等.濕度、溫度對工頻電場強(qiáng)度的影響［J］. 重慶大學(xué)學(xué)報，2009，32(2):137-140.

［9］何家寧，Daniel Tao，張宗華，等.電選機(jī)電場強(qiáng)度與相對濕度之間的關(guān)系［J］.金屬礦山，2006，360(6):27-29.