特高压变电站的电磁环境及电晕控制措施赵明星

特高压变电站的电磁环境及电晕控制措施赵明星

赵明星

（国网天津市电力公司检修公司天津300250）

摘要：近年来，特高压变电站的电磁环境及电晕控制问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了特高压交流变电站的无线电干扰。在探讨特高压交流变电站工频电场和磁场的同时，结合相关实践经验，分别从多个角度与方面提出了变电站电晕放电控制措施，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。

关键词：特高压变电站；电磁环境；电晕；控制

1前言

作为一项实际要求较高的实践性工作，特高压变电站的电磁环境及电晕控制的特殊性不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对特高压变电站的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化电晕控制相关工作的最终整体效果。

2概述

特高压变电站是特高压电网变换电压、接受和分配电能、控制电力流向和调整电压的重要电力设施，它主要由电力变压器、开关设备、电压电流互感器及连接母线等一次设备和控制、保护、监测等二次设备构成。

特高压变电站在正常运行下的电磁环境是所有电气设备的综合效应，与其它变电站一样，通常用无线电干扰(radiofrequencyinterference，RI)、工频电场、工频磁场和噪声(audiblenoise，AN)来表征。当变电站电磁环境严重时，会影响变电站附近居民的无线电(主要是中、短波广播)接收和专业无线电台站的工作，也可能会影响周围居民和变电站工作人员的工作和生活，因此必须对其加以限制。

3特高压交流变电站的无线电干扰

3.1特高压变电站无线电干扰控制

高压变电站主要有AIS、GIS和HGIS3种方式，AIS变电站的无线电干扰较大。对于不同型式的变电站，影响无线电干扰的因素不同。GIS变电站的无线电干扰主要由高压设备产生，HGIS变电站的无线电干扰还受导线(母线)电晕放电的影响，AIS变电站的无线电干扰主要由导线和金具电晕放电产生[1，2]。对于特高压变电站，主设备的无线电干扰不可能完全消除，但可以通过减少各种连接导线、母线和金具的电晕放电而得到限制。因此，在特高压变电站设计时，为把无线电干扰控制到一定程度，必须考虑以下因素:①合理的导线和金具表面场强设计值；②合理的母线和连接线结构；③合理结构的连接金具，如绝缘子均压环等。

3.2特高压示范工程变电站的无线电干扰水平

1000kV晋东南—南阳—荆门特高压交流示范工程，晋东南变电站采用GIS型式，南阳开关站和荆门变电站均采用HGIS型式。实测的3个变电站(开关站)的无线电干扰值(RI)可见，在围墙外20m处0.5MHz的无线电干扰值均小于特高压线路无线电干扰控制值55dB。我国目前还没有变电站无线电干扰的限值标准。在环境影响评价时，通常参照同一电压等级输电线路的无线电干扰限值。新修订的GB15707《交流架空输电线路无线电干扰限值》规定，特高压交流输电线路在好天气下，边导线外20m(对于变电站应为围墙外20m)处，0.5MHz的无线电干扰应≤55dB。上述测量值反映，特高压变电站围墙外无线电干扰满足目前的环评要求。

4特高压交流变电站的工频电场和磁场

4.1500kV变电站的工频电场和磁场

工频电磁场测试主要采用工频电磁场探头进行，准确度较高[12-17]。我国500kV变电站设计时站内工频电场强度按10kV/m来控制。统计的500kV变电站内工频电场强度的最大值为11.66kV/m，70%以上位置处的工频电场强度为4～8kV/m；工频磁感应强度的最大值为16.33μT，90%以上位置处的工频磁感应场强<10μT[2]。500kV变电站围墙外的工频电场、磁场水平较低，实测的工频电场强度<2kV/m，工频磁感应强度<5μT，低于我国规定的居民区的场强水平。

4.2特高压变电站的工频电场和磁场

特高压变电站站内工频电场强度设计要求为:满足大部分区域电场强度<10kV/m，局部区域电场强度<15kV/m[9-11]。1000kV晋东南变电站1000kV区域，除主变附近A、C相外侧4～6m区域内的工频电场强度达到10.5kV/m外，其它区域均<10kV/m；1000kV荆门变电站1000kV区域，除电容式电压互感器(CVT)、避雷器引线间隔边相外侧4～6m区域内的工频电场强度约为10kV/m外，其它区域工频电场强度均<10kV/m；1000kV南阳开关站内工频电场强度最大值位于1000kV高抗附近的出线间隔下，在A相避雷器外约4m处，最大值为10.4kV/m，其它区域工频电场强度均<10kV/m。大负荷运行时，1000kV晋东南变电站内变压器周围的工频磁感应强度最大值为50μT，1000kV荆门变电站内的最大工频磁感应强度为60μT，1000kV南阳开关站内巡视道上的最大工频磁感应强度为53μT。

3个特高压变电站(开关站)围墙外的工频电场强度均<3kV/m，且随着与围墙间距离的增大而迅速衰减，一般至变电站50m处，即可衰减到背景水平。在大负荷运行情况下，围墙外的工频磁感应强度均<6μT，且随着与围墙间距离的增大而迅速衰减，一般至变电站50m处，即可衰减到背景水平。

5变电站电晕放电控制措施

5.1变电站母线型式优化

采用有限元法对特高压变电站的管母及软母线进行了表面电位梯度的计算。计算时对比采用4×JLHN58K-600及4×JLHN58K-1600扩径耐热铝合金绞线，后者单根直径70mm，分裂间距600mm。按照不同相间距离和不同高度的计算可见，导体表面的电位梯度随母线对地高度、相间距离的增加而减小，采用4×JLHN58K-1600扩径耐热铝合金绞线的最大值<15kV/m；中相因受两边相的影响，其表面电位梯度较两个边相的电位梯度稍大。综合考虑，推荐4×JLHN58K-1600扩径耐热铝合金绞线作为特高压变电站软母线型式。为检验效果，将该母线用于特高压试验基地，利用紫外成像仪观测变电区域构架处1000kV母线、绝缘子、连接金具的电晕情况，根据现场对母线，间隔棒和T接线等金具的观察，未见有明显的电晕放电现象。这充分说明，该型软母线的设计是合理的。同样，计算不同管母线直径下的表面电场强度，结果表明管母线直径越大，表面电位梯度越小。以相间距离15m、对地高度18m为例，管母线直径由150mm增加至200mm、250mm时，表面电场强度从15.28kV/cm降至12.13kV/cm、10.16kV/cm，分别降低了21%和16%。在特高压交流试验基地采用的250mm管母线电晕观测没有发现电晕现象。综合考虑经济、合理和施工方便，建议采用250mm直径的管型母线。

5.2变电站均压环起晕电压试验

对变电站内常用均压环进行起晕电压试验是决定其外形尺寸的一个重要手段。1)环径相同，管径尺寸大则起晕电压高；如环直径为1000mm，管径为80mm的环较管径为100mm的环起晕电压降低约5%(以4～7个电晕点为参考)。2)管径相同，环径大则起晕电压高，如同为120mm的管径，直径为1100mm的环较直径为720mm的环起晕电压升高约7%。3)此结论可为金具优化提供试验基础，即增大环径或管径均可优化金具。

结束语

综上所述，加强对特高压变电站电磁环境及电晕控制问题的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的变电站电晕控制过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。

参考文献：

[1]万保权，邬雄，杨毅波，等.750kV变电站母线电磁环境参数的试验研究[J].高电压技术.2017（01）：115-116.

[2]邬雄，万保权，容健纲，等.1000kV级交流输变电工程电磁环境的研究[R].武汉:国网电力科学研究院.2016（10）：60-62.

[3]路遥.1000kV级交流输电线路电磁环境的研究[J].高电压技术.2016（09）：88-89.