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灵宝换流站控制室电磁环境分析

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第３２卷第２期２００６年２月高电压技术ＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶ０１．３２ＮＯ．２Ｆｅｂ．２００６・３７・

灵宝换流站控制室电磁环境分析

张广洲１，康勇１，路遥２，王勤２，周立军３

（１．华中科技大学电气与电子工程学院，武汉４３００７４；２・武汉高压研究所，武汉４３００７４；３．朝阳供电公司，朝阳１２２０００）

摘要：为了解灵宝换流站换流阀全功率运行时控制室内ＣＲＴ显示器图像、字符抖动较严重的原因及控制室电磁环境对健康的影响，分析计算了换流阀、换流变的谐波电流；分析并现场测试了控制室与换流阀的低频磁场、无线电干扰等电磁环境。结果表明；显示器抖动的原因是换流阀（变）产生的低频磁场（工频及谐波磁场）｝根据国际标准认为控制室的电磁环境对健康无不良影响。关键词：控制室ｌ抖动ｌ低频磁场；电磁环境中图分类号：ＴＭｌ５３文献标识码：Ａ文章编号：１００３６５２０（２００６）０２—００３７—０３

ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＥＭＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎｓｉｄｅＣｏｎｔｒｏｌＲｏｏｍｏｆＬｉｎｇｂａｏＨＶＤＣＳｕ，ｂｓｔａｔｉｏｎ

ＺＨＡＮＧＧｕａｎｇｚｈｏｕｌ，ＫＡＮＧＹｏｎ９１，Ｉ．ＵＹａ０２，ＷＡＮＧＱｉｎ２。ＺＨＯＵＩＡｊｕｎ３

（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｃｈｉｎａ；２．ＷｕｈａｎＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｉｔｉｔｕｔｅ，Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｃｈｉｎａ；

３．ＣｈａｏｙａｎｇＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＣｏｍｐａｎｙ，Ｃｈａｏｙａｎｇ１２２０００，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＷｈｅｎｔｈｙｒｉｓｔｏｒｖａｌｖｅｓｉｎＬｉｎｇｂａｏＨＶＤＣＳｕｂｓｔａｔｉｏｎｒｕｎｗｉｔｈｆｕｌｌｐｏｗｅｒ。ｔｈＰｉｍａｇｅａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｓＯＨｔｈｅＣＲＴ￥ｃｒｅｅｎｔｒｅｍｂｌｅｓｅｒｉｏｕｓｌｙｉｎｔｈｅｃｏｎｔｒｏＪｒｏｏｍ．ＩｎｏｒｄｅｒｔＯｇｉｖｅｔｈｅｒｅａｓｏｎｗｈｙｔｈｅｓｃｒｅｅｎｔｒｅｍｂｌｅｓａｎｄｔＯｆｉｎｄ

ＯＵｔｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅＥＭｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｒｏｏｍＯｎｔｈｅｈｅａｌｔｈｏｆｔｈｅｓｔａｆｆ，ｔｈｅｐａｐｅｒａｎａｌｙｓｅｓｔｈｅｈａｒ－ｍｏｎｉｃｃｕｒｒｅｎｔｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓａｎｄｔｈｅｖａｌｖｅｓ。ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｒｏｏｍａｎｄｖａｌｖｅｓｉｓａｌｓｏａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄａｎｄｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｉｓｎｌｅａｓｕｒｅｄｉｎｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｒｏｏｍ．Ｔｈｅｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｉｓｄｒａｗｎａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｔｈａｔｔｈｅｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｓ【ｔｈｅｐｏｗｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄａｎｄｈａｒｍｏｎｉｃｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄ）ｃａｕｓｅｓｔｈｅｔｒｅｍｂｌｅ，ａｌｓｏｔｈｅｄｅｔｅｅ－ｔｅｄｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＥＭｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｒｏｏｍｏｎｔｈｅｈｅａｌｔｈｏｆｔｈｅｓｔａｆｆｓｈｏｗｓｔｈａｔｉｔｉｓｎｏｔｉｎｔｏｌｅｒａｂｌｅａｃｃｏｒｄ—ｉｎｇｔｏｔｈｅｇｕｉｄｅｏｆｔｈｅｌＣＮＩＲＰＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｔｒｏｌｒｏｏｍ；ｔｒｅｍｂｌｅ；ｌｏｗ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄ；ＥＭｅｎｖｉｒｏｎｎｍｎｔ

０引言

灵宝换流站是我国第一例引进国外先进技术，

由国内自主成套设计、自主供货的背靠背直流工程。

它采用２２０ｋＶ连接华中电网、３３０ｋｖ连接西北电网，换流站正反向输送功率３６０ＭＷ，直流额定电流

３０００Ａ。当它全功率（直流母线电流３０００Ａ）运行时，控制室内的所有ＣＲＴ显示器均发生图像或字

符抖动现象。为此本文讨论了控制室屏蔽结构与换

流变、换流阀的位置关系；分析了２２０ｋＶ侧换流变

的谐波；测试、分析了控制室的低频磁场以及１０ｋＨｚ～３０ＭＨｚ无线电频率的电磁场并给出改进措

施和健康影响结论。

１换流设施与控制室分布

换流阀、换流变与控制室的位置见图１，控制室

与２２０ｋＶ换流变仅一墙之隔，与阀厅的整流部分隔墙相邻口’“。２２０ｋＶ母线高度和控制室高度相似，控制室和换流阀的屏蔽体均未采取特殊措施，均

为钢筋混凝土框架结构的砖墙并衬以普通钢丝网。

故在距离和屏蔽措施上控制室存在缺陷，导致其电

磁环境不能达到有关标准“保护的环境”的类别要

求，不能为抗扰度性能较差的设备提供必要保护。

３３０ｋＶ进线ｆ北当３０ｋＶ换‰：

流变ｆ一虢２２０ｋＶ删３４０１０５

６ｏ型—丁旷１ｏｌ

Ｆｉｇ．１Ｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｒｏｏｍａｎｄｔｈｅｔｅｓｔｐｏｉｎｔｓ

２换流阀谐波电流分析

换流阀采用不带桥间平衡电抗器双桥串联的

１２脉波相控整流，２２０

ｋＶ换流变提供两组相差丌／６

万方数据－３８・Ｆｅｂ。２００６ＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶ０１．３２Ｎｏ．２

的三相电流。２２０ｋＶ侧换流变采用Ｙ／Ｙ／Ｄ结构，

一、二次绕组线电压之比为２３０：（５０．８，５０．８√３）；

绕组匝数之比Ｎ１：Ｎ２ｖ：Ｎ２ｎ＝４．５２８；１：√３。为

简化分析，设平渡电抗器足够大，则二次侧整流桥中

的电流均为矩形波，直流侧负载电流幅值为Ｊａ，每

相每周期导通２丌／３相位，上下整流桥对应相相位差

州３。换流变二次侧绕组线电流分别为［３。］：

ｉ２ＡＹ一２√３Ｉｄ（ｓｉⅢｔ—ｓｉｎ（５ｅ）ｔ）／５一ｓｉｎ（７Ⅲｔ）／７一

ｓｉｎ（１ｌｔｏｔ）／１１＋ｓｉｎ（１３ａＪｔ）／１３一…）／ｌｒ，

ｉ２Ｍ一２≮３Ｉｄ（ｓｉｎ（∞ｔ—Ⅱ？６）－－ｓｉｎ（５（ｗｔ—日『６、）／ｓ—ｓｉｎ（７（（【ＩｔＨ叫６））／ｍｉｎ（１ｌ（ｗｔ一丌／６））／１１＋

ｓｉｎ（１３（Ⅲｔ一∥６））／１３一・）肺，

根据换流变接法，可知二次铡Ｙ型接法的绕组

相电流ｉ２“一ｉｓ“，Ｄ型接法的绕组相电流超前线电

流∥６相位，幅值为线电流的１，／ｉ倍。由此可得理

想状态下Ｄ型接法的绕组相电流抽为：

ｉｚｄ＝２１ｄ（ｓｉｎｅ）ｔ＋ｓｉｎ（５０，ｆ）／５＋ｓｉｎ（７ｃｏ￡）／７＋ｓｉｎ（１１叫ｔ）／１ｌ＋ｓｉｎ（１３山ｔ）／］３一・）／玎，

根据磁势平衡原理ＮｔＩ，Ａｙ＝Ⅳ２。ｌｚ。斗№ｖＪⅢ可

得换流变一次侧相电流为：

ｉｌ“一ｉ１ＡＹ一“３Ｉｄ（ｓｉｎｍｔ＋ｓｉｎ（１ｌｅ）ｔ）／１１＋ｓｉｎ（１３ｃｕ

ｔ）／１３＋ｓｉｎ（２３∞ｔ）／２３＋ｓｉｎ（２５∞ｔ）／２５…）／

４．５２８Ⅳ，（１）

实际上因换流变和交流电路侧电感的存在，其

储能不能突变，使换流变二次侧原来导电的相（以Ａ

相为例）电流不能从ｊｄ突降为零而有一历时ｔ。的过

渡过程（对应的相位角７＝ｗｔ，为换相重叠角），在此

过渡期间，Ａ、Ｂ相有两只开关管同时导通，ｉ。从Ｌ

降为零，ｉ。＝ｋ—ｉ。从零上升为Ｉａ，Ａ相电流波形

不再是矩形波，而是阶梯波。这使谐波含量与理想

条件下的谐波含量不同，是重叠角ｙ的函数。

由（１）式可知，电流中除基波外还含有１ｌ、１３、

２３、２５等次谐波。换流阀全功率运行时，２２０ｋｖ换

流变一次侧的电流基波和谐波幅值见表１。这样，

２２０ｋＶ引线上的电流产生相应的磁场，它存在于换

流变、引线附近及控制室内部并产生影响。表Ｉ换流变一次侧电流谐波（Ｊｄ；３０∞Ａ１

Ｔａｂ．１Ｐｒｉｍａｒｙｈａｌ∞ｏｒｔｉｅｃｕｒｒｅｎｔｏｆｔｈｅｕ＇ａｔＥｆｏｒｍｅｒＩｆｄ＝３０００Ａ】Ａ

谐波状敬１１１１３２３２５计算值１４６１．８１３２．９１１２．４６３．６５８．４

３２２０ｋＶ换流变、换流阀的电磁环境影响

高电压、大电流在２２０ｋＶ换流变压器及其连

接线附近必然产生工频电、磁场。连接线导体表面电位梯度大，电离附近的空气而产生无线电干扰，此

外还存在换流阕谐波电流产生的相应频率的磁场。

换流站的两个换流阔（整流阀和逆变阀）在同一

阀厅内。就单个换流阀而言，无论工作在整流还是

逆变状态，阀体到换流变的交流电流将产生低频磁

场。此外，因换流阀器件导通期间流过的电流近似

为矩形渡，其中含有丰富的谐波分量，在导通和关断

时产生幅值很高的ｄｕ／ｄｔ、ｄｉ／ｄｔ，器件的两极之问存

在极间电容Ｃ（含杂散电容）和杂散电感Ｉ，，器件导

通时该电压被加在电容和电感两端，一旦器件开通，

电路中的电容和电感立即通过器件形成圆路放电而

振荡。因换流阔的电容和电感构成的回路是复杂

的，故振荡具有多重频率，构成一个相当宽的频带，

因此产生电磁辐射。因阀厅采取了一定屏蔽措施，

对高频电磁辐射的屏蔽作用较好；而对频率较低的

辐射则屏蔽作用稍差，故对换流阀闰厅附近的电磁

环境而言，低频磁场、无线电干扰是其产生的主要电

磁影响因素。

４现场测试殛结果分析

在换流站控制室内额定电流３０００Ａ下布点测试（见图１）。电磁环境的结果见表２、３及图２。

表２低频磁场测量结果Ｔａｂ．２－ＴｅｓｔＭⅫ１ｔｏｆｌｏｗ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍａｇｎｅｔｉｃＡ／ｍ

测点ｌ２３４５６ｚ方向１．３８０．３４２．１１０．４６３．１６１．０８ｘ方向２．３８０．３０＆５４０．５８２．６００．８９Ｙ方向０．５８０．４２１．８７０．６００．３４０．２１

表３无线电干扰测量结果Ｉ基准ｔｔＶ／ｍ）Ｔａｂ－３ＴｅｓｔｒｅｓｕｌｔｏｆｒａｄｉｏｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｄＢ

４ｉ

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，，ｍｓ图２测点５处的低频磁场ｊ方向的时域及频域波形

Ｆｉｇ．２ＴｉｍｅｄｏｍａｉｎａｎｄｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎｗａｖｅｆｏｒｍｏｆＸ－ａｘｉｓｌｏｗ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄａｔ

ｐｏｉｎｔｓ

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换流站综合噪声治理调查分析

换流站综合噪声治理调查分析

换流站综合噪声治理调查分析

摘要：近年来，直流输电技术在中国迅速发展，远距离输电、跨区域联网和灵活规划的优势越来越明显。但是，在直流输电项目中，换流站的噪音污染越来越严重，受到当地居民的抱怨。因此，对换流站设备噪声进行测量和分析十分重要，以提高换流站环境影响预测和评估的准确性。文章对换流站主要噪声源的分析和隔声方法的研究为控制换流站噪声提出了建议。

关键词：换流站；噪音源；噪音治理措施

前言

与次级换流站相比。高压直流换流站噪音源较多。更高音量。在中国完成的各类电压等级直流换流站项目中，各种设备产生的噪音增加了站址附近地区的噪音水平，其中一些对周边居民的生活产生了负面影响。为了建立和谐社会，建设和平项目，树立环保企业形象，对此，高度重视高压直流换流站噪声问题，积极采取合理措施消除负面影响。

1换流站内主要噪音源

1.1换流变压器噪声

传输变压器是换流站中噪音最大的单一装置。噪音主要有三个原因:(1)铁芯硅片的磁弹性振动；(2)传输变压器壳和磁性材料上导体或线圈之间的电磁力的作用；(3)冷却风扇转动。开关变压器的主要噪声为低频、中频，随着开关变压器负荷的增加，声功率水平也随之提高。在额定频率电压、额定负载和谐波电流下，噪声等级为85-95 db(A)。105-115dB(A)加入指定的DC偏移元件时。换流站有大量开关变压器，800kV换流站正常运行达到24台。所以，控制开关变压器噪声水平是控制整个换流站噪声水平的关键。

1.2电抗器噪音 在这种情况下，换流站的电感是指平板波电感组和交流滤波器中的电感。它们不是DC过滤器组中的电抗器和其他电抗器。中波抗原有两种:浸渍油的铁芯和干腔。噪音的主要原因是直流电流与谐波电流之间的相互作用导致线圈振动。扁波抗原的噪声水平通常在额定直流电流下介于80到95db(A)之间。主要表现为低频和中频噪声。干空心抗原是交流滤波领域常用的抗原。噪音的主要原因是抗原线圈受变换电磁场的启发，刺激周期性的电磁振动。低频部分有明显的峰值，而中频部分则有其整体结构反应的峰值。噪音级别通常介于65-80 db(A)之间。

输变电工程电磁环境分析及实时监测系统设计

输变电工程电磁环境分析及实时监测系统设计

输变电工程电磁环境分析及实时监测系统设计

1.电磁环境分析

电力系统中的输变电工程是大型地下建筑物，在输电过程中会产生大量的电磁辐射，其对周围环境和人体健康均有潜在的危害。因此，在设计输变电工程时必须进行电磁环境分析，评估其对周围环境和人体健康的影响。

电磁环境分析主要包括以下几个方面：

（1）建立电磁场分析模型

建立输变电工程周围的地形、建筑等环境模型，以及输电线路、变电站等电磁场源模型。通过计算求解电磁场分布情况，得出地面、建筑内、周围环境等地点的电磁场强度。

（2）电磁辐射危害评估

根据国家有关电磁辐射标准，对得到的电磁场强度数据进行危害评估，判断电磁场对周围环境和人体健康的影响。

（3）确定保护措施

针对危害评估结果，确定距离、防护屏蔽等保护措施，减小电磁场对周围环境和人体健康的影响。

2.实时监测系统设计

为了进一步保证输变电工程的安全运行，需要建立实时监测系统，对电磁场强度进行实时监测，及时发现异常情况并采取相应措施。

（1）监测点布置

根据电磁环境分析结果，确定监测点布置方案。一般需要在输电线路、变电站周围以及靠近敏感区域等地方设置监测点。

（2）监测设备选型

选择符合国家标准的电磁场实时监测设备，其具有高精度、高灵敏度和快速响应等性能，并能够远程监测和报警等功能。

（3）数据采集和处理

将监测设备采集的实时数据传输到中心监测系统，通过数据处理和分析，得出电磁场强度的实时变化情况，并在出现异常情况时进行报警。 （4）监测系统管理

建立完善的监测系统管理制度，对监测设备定期维护保养，并对监测数据进行分析，及时发现问题并采取措施解决。

综上所述，电磁环境分析及实时监测系统设计是确保输变电工程安全运行的重要环节，必须高度重视，加强管理和监督。

分析变电站换流站和输电线路噪声及其治理技术

分析变电站换流站和输电线路噪声及其治理技术

分析变电站换流站和输电线路噪声及其治理技术

变电站和换流站是电力系统中重要的组成部分，它们在电能输送中起到了至关重要的作用。这些设施在运行过程中会产生噪声，给周围的环境和居民带来困扰。针对变电站和换流站噪声问题，需要进行详细分析，并采取适当的治理技术。

变电站和换流站噪声的主要来源包括变压器的运行、断路器的动作、风扇的工作和电磁振动等。这些因素都会产生低频噪声和高频噪声，对人体健康和生活环境造成影响。

变压器运行产生的噪声主要来自于铁芯和线圈的震动，导致机械振动并通过空气传播。断路器动作时，电弧爆发产生声波传播。风扇的运转会产生气流噪声和机械振动。电磁振动则是由于电力设备中的电磁场与金属结构相互作用引起的。

对于变电站和换流站噪声的治理，可以从源头、传播路径和受声体三个方面着手。在源头控制方面，可以采用隔声罩、隔声屏障等措施，减少噪声产生。在传播路径控制方面，可以采用声屏蔽结构、隔音装饰材料等，减少噪声传播。在受声体控制方面，可以采用消声器、遮挡屏、隔音窗等，减少噪声对周边环境和居民的影响。

隔声罩是一种有效的源头控制技术，可以通过包围变电站或换流站设备，防止噪声向周围传播。隔声罩材料通常采用吸声材料和隔声材料，可以有效吸收和反射噪声。还可以在变电站设备上加装隔声罩，减少机械振动和电磁振动引起的噪声。

隔声屏障可以在传播路径上采用，可以阻挡噪声向周围环境传播。隔声屏障通常采用混凝土、铸铁等具有隔声效果的材料，可以有效地降低噪声传播。还可以采用地形和建筑物等自然屏障来阻挡噪声传播。

变电站和换流站噪声对周围环境和居民的影响不能忽视。针对这一问题，需要采取适当的治理技术，包括源头控制、传播路径控制和受声体控制等措施。通过采取这些措施，可以减少噪声的产生和传播，提高电力设施的运行环境。

输变电工程电磁环境控制关键技术

输变电工程电磁环境控制关键技术

输变电工程电磁环境控制关键技术

随着经济的发展和人们生活水平的提高，电力需求不断增加，因此输变电工程的建设和运行变得越来越重要。随着输变电设备的增加和电力系统的复杂性不断提高，电磁环境对电力设备的影响也越来越大，因此控制电磁环境成为了保障电力设备正常运行的关键技术之一。本文将就输变电工程电磁环境控制的关键技术进行探讨。

一、电磁环境的特点

电磁环境是指电力系统中存在的电磁场。电磁环境的特点主要有以下几个方面：

1. 多样性：电磁环境包含了各种各样的电磁场，如电磁波、静电场、磁场等，而且它们的频率、强度、方向和分布都十分复杂。

2. 不稳定性：电磁环境时刻都在发生变化，比如电力系统的开关操作、线路故障等都会引起电磁环境的变化。

3. 不可见性：电磁场是一种无形的场景，人们无法直接感知，因此很难对电磁环境进行精确的监测和控制。

4. 对设备的影响：电磁环境对电力设备有着重要的影响，它会导致电磁干扰、设备损坏、甚至事故发生。

电磁环境对输变电工程的危害主要表现在以下几个方面：

1. 电磁干扰：电磁环境中存在的电磁波会对设备的正常工作产生干扰，导致设备工作不稳定甚至故障。

2. 设备损坏：电磁环境中存在的电磁场可能会对设备本身产生损坏，比如电气设备的绝缘击穿、磁性设备的磁化饱和等。

3. 安全事故：电磁环境不稳定或者异常可能会导致设备异常运行，甚至诱发事故，对人身和设备造成严重危害。

控制电磁环境对于输变电工程的安全运行和设备寿命具有至关重要的意义。

三、电磁环境控制的关键技术

为了有效控制电磁环境，需要运用一系列的技术手段和措施，下面将介绍几种关键的电磁环境控制技术：

1. 输变电设备的合理布置 对于输变电设备来说，合理的布置能够减少电器设备之间的电磁干扰。首先要合理布置电力设备，避免电力设备之间距离过近，产生相互干扰。要减少电器设备的共用地埋线和导线，避免电磁场的相互影响。