实验室中环境湿度对工频电场测量设备准确度的影响及改进措施研究

输变电工程工频电场强度测试结果的准确性对于电力工程的环保验收评价具有重要的意义,但研究发现环境湿度增加会导致输变电工程工频电场强度测得值偏大。为了验证测量设备的准确性,研究环境湿度导致输变电工程工频电场强度测得值偏大的因素及改进措施,文中通过对工频电场强度测量传感器采取密封处理和悬吊的支撑方式,利用实验室的标准电场,研究了实验室内工频电场强度测得值受环境湿度的影响程度,给出了测得值受环境湿度影响的数值范围,并提出了在实验室内对工频电场强度测量设备进行校准或者比对时提高测量准确度的解决办法。试验证明工频电场传感器本身是准确的,用于放置传感器的支架受环境湿度的影响是导致测得值产生误差的关键因素,通过对传感器采取悬吊的方式或者采取措施使得实验室内环境相对湿度低于55%可有效降低环境湿度对测量准确度的影响。该研究对输变电工程工频电场强度测量方法的改进和推进相关标准的修订具有重要意义。     

环境湿度对空气介电常数的影响研究

人们越来越多关注工频电场对其生活环境产生的影响,因此交流输电线下工频电场的测量值成为周围环境是否受污染的重要参考.实际测量中发现在高湿度地区电场强度测量值往往偏大.探究影响电场测量的因素,通过实验和仿真发现,空气介电常数随着湿度的增大而增大,在环境湿度到达75％之前增长量为20.7％,在环境湿度大于75％之后增长缓慢,但通过仿真发现空气介电常数的变化对于周围电场强度并无明显影响.支架材料电阻率随着湿度增大而减小,且当电阻率低于1 MΩ·m对电场测量有明显影响.     

湿度对高压输电线路工频电场测量的影响

工频电场对人类居住环境的影响越来越受到重视,其中湿度增大导致工频电场测量数值偏大的情况已被广泛关注。为了说明所测数值偏大是由于湿度引起测量仪器及其支架电气性能发生变化,而非对空间电场分布产生影响,对输电线路下方的工频电场分布进行了理论分析,讨论了湿度增大引起测量仪器性能变化的主要原因,并进行了试验验证。通过试验发现,采用憎水性绝缘支架测量时,随着湿度的增大,所测工频电场值基本保持不变。而对于木支架,当空间相对湿度60%时,仪器所测电场值的最大误差≤12%;而当相对湿度60%时,电场测量值的平均误差在35%左右,最大误差达到85.4%。因此,分析认为仪器绝缘支架绝缘性能发生变化导致探头附近电场产生畸变是使测量数据偏大的主要原因。空间湿度较大时,工频电场测量值不能作为环境评价的依据。     

环境湿度对实验室工频电场强度测量结果的影响研究

采用对工频电场强度测量传感器密封与不密封的两种方式,分析了实验室内EHP-50C传感器工频电场强度测量结果受环境湿度的影响程度,做出了EHP-50C传感器工频电场测量结果受环境湿度影响程度的明确结论,并给出了测量结果受环境湿度影响的数值范围。     

基于有限元仿真和微分进化算法的电场测量仪支架优化

首先通过实验分析研究了测量仪支架结构、环境湿度、支架材质对工频电场测量误差的影响;然后通过有限元仿真计算软件搭建了高压输电线路测量仿真模型,对高压工频电场环境及测量仪支架介入后的畸变电场进行仿真计算,并利用大量仿真结果建立了基于BP神经网络的电场测量误差预测模型;最后采用分子微分进化算法以测量误差最小化为目标对测量支架结构参数进行优化求解。研究结果表明,所优化设计得到的新型电场测量仪支架可有效减小测量误差和增强对湿度环境的适应性。     

适应高湿度环境的输变电工程电场强度测量与试验

电磁环境监测是输变电工程环保工作的重要课题,针对目前广泛应用的电场监测仪器无法实现在环境湿度大于80%条件下的工频电场测量问题,首先对工频电场测量的两种基本原理即光学测量法和电学测量法进行了详细阐述,对悬浮式电场探头和地参考型电场探头的基本原理和测量方法进行了理论对比分析。在此基础上,通过分析湿度对电场监测仪器的影响,构建基于地参考型探头的高湿度条件下工频电磁场测量系统。在不同环境湿度条件下,对选取的试验线路进行对比测试与数据分析。试验结果表明,空气湿度对工频电场的分布基本没有影响,本文构建的测量系统可以实现高湿度条件下电场强度监测,可以为雨天或湿度较大天气下电磁环境测量提供有力的技术支撑。     

工频电场测量仪支架材质对空间电场影响研究

工频电场测试仪是测量电力设备运行电压对地表1.5 m高度处电场强度的设备。为保证电场测试仪测量结果的准确性,需要尽量减小测试仪及其附件对空间电场分布的影响;但是由于电场测试仪及其附件的介电常数与空气不同,实际测试时电场测试仪改变了周围电场,尤其是探头所在区域的电场,因此有必要对电场测试仪支架材质对空间电场的影响进行深入研究。基于有限元法,利用ANSYS MAXWELL建立电场测试仪支架材质对空气电场影响的分析模型,通过对不同材质支撑杆对空间电场分布的影响进行分析,为电场测试仪及其附件的材质选取、优化设计制造提供参考。     

湿度对500kV超高压交流架空送电线路区域电磁环境的影响研究

为研究湿度对500kV超高压交流架空送电线路区域电磁环境的影响,有目的地选择与HJ/T24-1998《500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》中模式假设条件相接近的线路进行连续监测。监测结果表明,工频磁场随环境相对湿度的变化不大,并与标准中的模式计算结果较为一致;在相对湿度较小时,工频电场随环境相对湿度的变化不大,并与标准中的模式计算结果较为一致;但在相对湿度较大时,工频电场随环境相对湿度的变化较大。通过对工频电场强度峰值出现位置进行定点连续监测,得出在相对湿度较大时,工频电场强度随相对湿度的增大呈指数级增加。研究结果为不同湿度条件下的工频电场强度换算到某一标准湿度下提供了参考依据,解决了我国原来的工频电场强度标准限值不能满足标准状态要求的问题,为修正和完善我国工频电场强度标准提供了依据。     

电场探头支架对工频电场强度的影响*

采用两种不同型号的工频电场监测设备进行现场监测时,发现测量数据存在较大的偏差;为研究产生偏差的原因,对这两种设备进行了比对实验.结果表明：工频电场探头的支架所用材料是影响工频电场测量的一个重要因素,支架上存在金属部件会对工频电场的测试结果产生较大影响.     

高压交流电场对WIFI无线通信影响的实验研究

考虑到输电线路附近电场可能对线路监测装置的无线通信造成影响,文中模拟线路实际运行环境搭建了交流电场下WIFI无线通信测试平台,通过模拟导线产生实验电场,测量在不同实验电场下WIFI终端间的通信速率,并在不同导线半径和环境湿度下进行了多组反复实验,研究了高压交流电场对WIFI无线网络通信的影响。研究结果表明:随着导线实验电压的升高,电场对通信速率的影响逐渐由负面转变为正面。导线表面电场强度较小时,空气未发生明显电离,通信速率与电场强度负相关;电场强度较大时,空气发生明显电离,通信速率与电场强度正相关。同时,实验导线周围空气状况(湿度)和导线直径的改变,同样会带来通信速率的变化,其变化趋势仍符合相同规律,仅整体和拐点发生平移。文中研究结果可为输电线路在线监测装置的无线通讯技术提供新的思路和实践依据。     

混合电场作用下换流变压器阀侧绕组电场分析

为了计算换流变压器阀侧绕组端部电场分布,建立了油纸复合绝缘结构的电路模型。并在分析阀侧绕组励磁电压类型的基础上,利用有限元分析法计算了在交流、直流、交直流叠加和极性反转电压作用下的电场分布,总结了电场分布规律。结果表明,换流变压器阀侧绕组电场分布既有其规律性又有其复杂性,在直流电场作用下的阻性电场分布将导致纸板中的电场集中;而交流电场作用下的容性电场分布将导致变压器油中的电场集中;在极性反转过程中由于空间电荷的存在,油中承担了较高的电压。该分析结果可为换流变压器阀侧绕组端部的绝缘设计提供依据。     

非线性有限元法在出线装置复合绝缘结构电场计算中的应用

极性反转是换流变压器出线结构复合绝缘的一种特殊工作状态,极性反转时由于空间电荷作用可导致绝缘介质内部及界面处电场畸变。另一方面,绝缘介质电性能参数是温度的函数,因此温度梯度导致的电性能参数改变同样会影响绝缘结构在极性反转过程中的瞬态电场分布。基于此,为了较准确地模拟复合绝缘结构在考虑温度分布条件下的极性反转瞬态电场,提出应用非线性有限元法对以上2种瞬态电场影响因素进行耦合分析。首先研究了油浸纸复合绝缘体系电性能参数与温度的关系;然后详细介绍了基于非线性有限元法的瞬态电场计算流程,并通过双层同轴复合绝缘结构模型验证了其有效性;最后对实际换流变压器出线装置的油纸-环氧浸渍典型复合绝缘结构建立了二维轴对称仿真计算模型,在考虑材料非线性的条件下对其极性反转瞬态电场变化过程进行了仿真分析。计算结果表明传统模拟方法与考虑材料非线性时的结果存在较大差异,且极性反转过程中复合绝缘结构易出现畸变严重的局部高场强区。     

深圳地区220 kV输电线路工频电磁场效应问题

针对市民对深圳市区220kV输电线路的“电磁辐射”的投诉,实测和分析了220kV输电线路及变电站电磁场强度,结果显示,工频磁场测量值为0．01283mT,远低于国家标准的0．1mT,电场强度不超过国家规定的居民区工频电场评价标准4kV／m,该输电线路的工频辐射能量非常小,其辐射性质很弱,与国际上普遍认为工频电磁场对人体健康没有危害的认识一致。     

高湿热环境下智能电能表计量误差特性分析

针对现场复杂环境对智能电能表运行特性作用机理不清晰的问题,借助高湿热环境长时间现场运行试验,研究智能电能表计量误差随日历时间变化规律,重点分析电流、温度、相对湿度、风速、光照、气压对电能表计量误差的影响,借助计量误差均值与标准差阐释电气和环境因素对智能电能表运行特性的影响规律,获得计量误差演变规律模型。通过量化电气和环境因素对电能表计量误差的影响,发现负载电流是影响智能电能表计量特性的最重要因素,温度和湿度是影响智能电能表计量特性的次重要因素,风速对电能表计量特性的影响最弱。研究结果对提高智能电能表可靠性和稳定性具有参考价值。     

有限元法分析高压架空线路附近电场分布

为准确得到实际建筑物及其周围场强分布,应用三维有限元法分析高压架空线路附近建筑物及其邻近区域中的电场分布。采用的模型考虑了高压架空线和实际建筑物(即建筑物墙壁、楼层间钢筋等)结构,并用六面体单元剖分整体模型以减少三维模型单元数量和提高计算精度。再应用子模型法校核计算结果的准确性,然后分别计算空间中有建筑物时房屋顶部和内部和无建筑物时同样位置的电场分布。最后讨论建筑物对其外部电场的畸变作用及对其内部电场的屏蔽作用。结果表明:架空线路附近的建筑物会改变空间电场分布,且建筑物附近电场强度的最大值出现在建筑物外廓尖角处。     

陡脉冲致肿瘤不可逆性电击穿的场强阈值研究

为了明确陡脉冲电场致在体肿瘤细胞不可逆性电击穿的电场强度阈值,以新西兰大白兔肝脏VX2肿瘤组织为研究对象,建立了陡脉冲在均匀介质中的有限元模型;采用电场仿真和荷瘤动物实验相结合的方法,用不同电压峰值的陡脉冲电场分别处理荷瘤组织,并用经病理切片描绘得出的电场杀伤覆盖范围同理论仿真模型相互验证,以求得陡脉冲电场在肿瘤组织中的分布,进而求出其电场强度阈值。结果表明:理论仿真与动物实验相互吻合;根据肿瘤组织的坏死轮廓和仿真结果初步判定陡脉冲电场致在体兔肝VX2肿瘤组织不可逆性电击穿的电场强度阈值为838±46 V/cm。本研究为治疗参数的恰当选择提供参考,只要电场覆盖范围内肿瘤区域的最小电场强度略大于肿瘤细胞不可逆性电击穿阈值,即可使肿瘤组织得到有效杀伤而正常组织受到最小损伤。     

组合线状电极工频电场强度仿真方法研究

以变电站中母线、隔离开关和断路器区域接线为例,建立组合线状电极工频电场强度数学模型,基于模拟电荷-矩量法对距离地面1.5m高处平面内的工频电场强度进行仿真计算,通过与实际测量值比较,证明该方法是区域电场强度定量计算的一种简便方法,并得出以下结论:地面附近的电场强度主要由竖直方向分量决定,在隔离开关和断路器下方电场强度较强,母线下方电场强度相对较弱;组合线状电极几何位置发生改变,电场强度也会发生不同的变化。为此,提出安装设计建议:考虑电气设备之间的电气强度,适当增加架设高度,适当减小隔离开关与母线间距离。     

基于射频同步技术的高压电能计量装置现场校验仪的设计

针对高压电能计量装置校验中无法测量整体误差的问题,设计了一套高压电能计量装置现场校验系统。该系统通过在高压侧安装电压互感器和电流互感器,并基于射频同步技术将测量数据发送到低压侧数据接收终端的方法,实现了高压电能计量装置现场校验整体误差的测量。经实际测试,该套高压电能装置现场校验系统能够在不停电条件下对10kV～35kV高压电能计量装置进行整体校验,达到了有效评估装置计量性能、简化校验环节、减轻工作强度、降低校验安全风险、提高工作效率的目的。     

基于无线传感器网络的特高压直流输电线路合成电场智能监测系统研究

特高压直流输电线路的地面合成电场是评价电磁环境的重要参数,因其受环境气候等因素影响而随机变化,在对其研究和评价时需进行长时间测量。为此利用无线传感器网络灵活度高、移动性强的优势,结合多智能体技术研制了合成电场智能监测系统。系统中各节点智能体根据监测电场强弱和剩余能量控制自身状态的转换,同时与系统中其他节点智能体交互信息来动态成簇,自组织地通过协作共同完成监测任务。针对系统中基于多智能体的自组织机制进行了能耗分析。最后将合成电场智能监测系统应用于工程实测,验证了该智能系统的可行性和自组织机制在节能方面的有效性。