環境濕度對實驗室工頻電場強度測量結果的影響研究

蘭新生，林巧紅，劉 虹，周易謙，王方強，王 杰

(四川電力科學研究院，四川 成都 610072)

隨著輸電線路不斷向大容量和超(特)高壓發展。社會各界對輸變電設施電磁環境問題廣泛關注［1-2］;同時周邊居民對輸變電工程的環保投訴日益增多，其中大多數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。工頻電場強度作為電力工程環保驗收評價的重要指標，對于電力工程環境保護工作的評判具有重要的意義。

在工頻電場強度的現場測量過程中發現，同一高壓輸電線路在相同運行工況(電壓和電流)、同一測點使用同一測量設備在不同環境濕度下測試時，工頻電場強度測量結果可達日常平均值的2～8倍［4-5］，且遠遠高于國際大電網會議推薦方法的計算值。針對這一問題，國內眾多學者進行了研究［6-9］，但仍未提出在不同環境濕度下準確測量工頻電場強度的可行方法。

經過研究發現，環境濕度從兩個方面使測量結果與正常情況差別較大。一是影響測量設備的電場強度傳感器;二是改變輸電線路對地電場的強度分布?；诖?，實驗采用傳感器密封與否兩種方式，用標準電場中不同空氣介質濕度下的測量結果，分析環境濕度對工頻電場強度測量設備傳感器的影響程度。

1 實驗室實驗介紹

1.1 標準電場

根據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中所述方法構建標準電場。實驗采用2 m×2 m的兩塊平行極板，間距0.8 m，調整施加在極板上的電壓而改變標準電場強度。

圖1 用于校準電場測量儀的平行極板

1.2 工頻電場測量設備

工頻電場強度測量系統采用國際知名的納達公司制造的PMM8053B主機和EHP-50C傳感器組成。

1.3 實驗原理及過程

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，保持環境溫度不變，調整環境濕度(40% ～75%)，獲得測量系統對工頻電場強度的測量結果。

表1 密封情況下不同環境濕度工頻電場強度測量結果

表2 不密封情況下不同環境濕度工頻電場強度測量結果

圖2 密封情況下不同環境濕度工頻電場強度相關圖

圖3 不密封情況下不同環境濕度工頻電場強度相關圖

2 工頻電場強度測量結果

工頻電場強度測量結果如表1、表2、圖2、圖3所示。

3 數據分析

從表1數據和圖2曲線直觀地看出，實驗室測量條件下，密封電場強度傳感器時，測量結果不隨環境濕度的變化而變化。而表2數據和圖3曲線表明，實驗室條件下，不密封電場強度傳感器，相對濕度超過55%時，測量結果隨著環境濕度增大而迅速增高;在相對濕度小于55%時，測量結果保持恒定且與標準電場數值非常吻合。結合電場強度經典物理學公式:E=U/d可知，電場強度僅與極板電壓和極板間距有關，與空氣介電常數無關。

4 討論

(1)實驗室測量條件下，密封EHP-50C傳感器時，工頻電場強度測量結果不隨濕度變化而變化，且系統誤差保持穩定，易可靠校準。這對改進傳感器提供了重要依據。

(2)實驗室測量條件下，未密封EHP-50C傳感器時，測量系統工頻電場強度測量結果在環境相對濕度小于55%時不隨環境相對濕度變化而變化，并且與標準值高度吻合;在環境相對濕度大于55%時，測量結果隨環境相對濕度的變化而迅速變化。

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

(4)試驗時，濕度采用相對濕度表示，但對測量結果影響的本質因素是絕對濕度。在均勻電場中，電極間介質變化對電場的改變是一致的，試驗結果可以充分說明，電場強度傳感器需要防止濕度的影響?，F場測量結果達到2～8倍誤差的原因，應該涉及其他因素，有待進一步研究。

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