GB/T 33977-2017 高压成套开关设备和高压/低压预装式变电站产生的稳态、工频电磁场的量化方法

ICS29.240.10

K43

中华人民共和国国家标准

/—

GBT339772017

/

高压成套开关设备和高压低压预装式

、

变电站产生的稳态工频电磁场的

量化方法

,

Methodstouantifthesteadstateower-freuencelectromaneticfields

qyypqyg

/

eneratedbHVswitchearassembliesandHVLVrefabricatedsubstations

gygp

(/:,—

IECTR62271-2082009Hih-voltaeswitchearandcontrolear

gggg

:,

Part208Methodstouantifthesteadstateower-freuenc

qyypqy

electromaneticfieldseneratedbHVswitchearassembliesand

ggyg

/,)

HVLVrefabricatedsubstationsMOD

p

2017-07-12发布2018-02-01实施

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局

发布

中国国家标准化管理委员会

/—

GBT339772017

目次

前言…………………………Ⅲ

引言…………………………Ⅳ

1范围………………………1

2规范性引用文件…………………………1

3术语和定义………………1

4评估要求…………………2

4.1概述…………………2

4.2评估方法……………3

4.3电场的评估…………………………3

4.4磁场的评估…………………………3

5测量………………………4

5.1概述…………………4

5.2测量仪器……………5

5.3测量程序……………5

5.4测量布置……………9

6计算………………………12

6.1概述…………………12

6.2软件…………………12

6.3计算程序……………12

6.4结果…………………13

6.5有效性………………13

7文件………………………13

/…………

7.1高压成套开关设备或高压低压预装式变电站的特性13

7.2评估方法……………13

7.3测量结果的表述……………………13

7.4计算结果的表述……………………14

()———/……

附录规范性附录电场和磁场测量数据的表述典型高压低压预装式变电站的示例

A15

()…………………

附录规范性附录基准计算的分析法示例

BEMF18

参考文献……………………31

/……

图获得成套开关设备和或预装式变电站最大外部磁场的试验回路布置示例

14

图不规则形状的设备的参考表面()………………

2RS6

图发现热点的扫描区域…………………

37

()……

图作为距热点距离的函数的电场变化的确定垂直于测量表面

48

、、……………

图主元件外部电缆热点位置和测量容积的试验布置

510

图电场和磁场测量的试验回路………………………

611

Ⅰ

/—

GBT339772017

图A.1表示最大场强的热点位置………………………15

图A.2场强变化的图形表示……………16

图A.3热点处场强变化的图形示例……………………17

图B.1三相磁场计算的图例……………18

图B.2三相电缆周围合成磁场的变化…………………20

图B.3三相电缆周围的最大合成磁场…………………21

图B.4三相电场计算的图例……………24

图B.5三相电缆周围的合成电场变化…………………26

图B.6三相电缆周围的最大合成电场…………………28

表A.1热点配合列表……………………16

表A.2一个热点场强值的变化…………16

表A.3背景场强…………………………17

表空间角度和时间角度时的的数值……………………

B.1θωtHres20

表空间角度的最大值………………………

B.2θHres22

表空间角度和时间角度时的数值………

B.3θωtEres27

表空间角度时最大的数值……………………

B.4θE28

Ⅱ

/—

GBT339772017

前言

本标准按照/—给出的规则起草。

GBT1.12009

本标准使用重新起草法修改采用/:《高压开关设备和控制设备第部

IECTR62271-2082009208

:/、》。

分高压成套开关设备和高压低压预装式变电站产生的稳态工频电磁场的量化方法

本标准与/:的技术性差异及其原因如下:

IECTR62271-2082009

———,,,

关于规范性引用文件本标准做了具有技术性差异的调整以适应我国的技术条件调整的情

“”,:

况集中反映在第章规范性引用文件中具体调整如下

2

●/();

用修改采用国际标准的代替了见第章

GBT3906IEC62271-2001

●/();

用修改采用国际标准的代替了见第章

GBT17467IEC62271-2021

●/()。

用等同采用国际标准的代替了见

GBT17799.2IEC61000-6-25.2

———,。

适用的电压范围适用的额定电压由52kV及以下改为40.5kV及以下

。。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任

本标准由中国电器工业协会提出。

(/)。

本标准由全国高压开关设备标准化技术委员会SACTC65归口

:、()、

本标准起草单位西安高压电器研究院有限责任公司施耐德电气中国有限公司杭州恒信电气

、、、、、

有限公司江苏华冠电器集团有限公司许继智能中压开关公司浙江开关厂有限公司金华供电公司

、。

浙江时通电气制造有限公司海宁开关厂有限公司

:、、、、、、、、、

本标准主要起草人冯武俊田恩文邢娜张晋波刘易勇张子骁雷小强王万亭翁兴锋

、、、、、。

王帮田沈建位吕珍梅卢德银叶树新封东良

Ⅲ

/—

GBT339772017

引言

可能要求供电设备的制造厂提供有关电磁场特性的信息以便用户能够:

———,、、;

评估电磁场条件有助于计划安装使用说明和运行

———采取措施来满足电磁场环境管理的要求和法规;

———就涉及到的电磁场水平对不同的产品进行比较。

()。

本标准的目的是对设备产生的电磁场的评估测量或计算方法进行描述

设备的电磁场特性包括了其可触及的表面周围电场和磁场的数值。

。,

本标准中定义的电磁场特性仅限于本标准范围中规定的单一产品在实际设施中几个场源可能

,。

叠加使得现场最终的电磁场可能与单一产品特性具有很大差异

本标准没有对其范围中的产品规定强制的试验。

,

本标准的内容或目的既不包括设备产生的电磁场的限值的确定也不包括人员暴露在电磁环境中

评估方法的建立。

Ⅳ

/—

GBT339772017

/

高压成套开关设备和高压低压预装式

、

变电站产生的稳态工频电磁场的

量化方法

1范围

/

本标准给出了关于高压成套开关设备和高压低压预装式变电站产生的外部电磁场的评估和文件

。,/

化的实践导则测量和计算电场和磁场的基本要求的摘要对于成套开关设备包含在GBT3906和

,//。

IEC62271-201中对于高压低压预装式变电站包含在GBT17467中

:。,。

注本标准中描述的方法是针对三相设备但是此方法也可相应地用于本标准所覆盖的所有单相或多相设备

1

、。

本标准适用于额定电压40.5kV及以下额定频率15Hz~60Hz的设备本标准中没有考虑谐波

。,。

和瞬态产生的电磁场但是其中所描述的方法同样适用于工频的谐波场

低频电磁场的要求和测量的详细的通用信息在IEC61786中给出。

、。

本标准包括了在工厂实验室条件下或安装之前的评估电场和磁场既可以通过测量也可以通过

计算进行评估。

:,。

注如果可行本标准中描述的方法也可以用于现场设施

2

,

设备产生的电磁场的限值的确定或者人员暴露在电磁环境中评估方法的建立不在本标准的范

围内。

2规范性引用文件

。,

下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本文

。,()。

件凡是不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改单适用于本文件

/交流金属封闭开关设备和控制设备(—,

GBT39063.6kV~40.5kVGB39062006IEC62271-

:,)

2002003MOD

//(—,:,)

GBT17467高压低压预装式变电站GB174672010IEC62271-2022006MOD

/电磁兼容通用标准工业环境中的抗扰度试验(/—,

GBT17799.2GBT17799.22003

:,)

IEC61000-6-21999IDT

关于人员暴露方面的低频磁场和电场的测量———测量仪器和导则的特殊要求(

IEC61786Meas-

—

urementoflow-freuencmaneticandelectricfieldswithreardtoexosureofhumanbeinsSe-

qyggpgp

)

cialreuirementsforinstrumentsanduidanceformeasurements

qg

———:

IEC62271-201高压开关设备和控制设备第201部分额定电压1kV以上52kV及以下的

交流固体绝缘封闭开关设备和控制设备(—:

Hih-voltaeswitchearandcontrolearPart201AC

gggg

solid-insulationenclosedswitchearandcontrolearforratedvoltaesabove1kVandutoandinclu-

gggp

din52kV)

g

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

1

/—

GBT339772017

3.1

()

EMFelectromaneticfields

g

“”。

术语电磁场的缩写

3.2

电场特性electricfieldcharacteristic

()。

在额定电压和频率下设备的所有可触及表面周围的电场强度的数值有效值和空间分布电场特

性是三个正交向量分量的有效值的合成矢量。

3.3

磁场特性maneticfieldcharacteristic

g

()。

在额定电流和频率下设备的所有可触及表面周围的磁通密度的数值有效值和空间分布磁场特

性是三个正交向量分量的有效值的合成矢量。

3.4

可触及表面accessiblesurfaces

、,/

在正常运行条件下所有的盖板和门处于闭合状态时能够触及的高压成套开关设备和高压低压

预装式变电站的壁和顶板的那些部分。

3.5

参考表面;

referencesurfaceRS

用于评估的包含设备的虚拟包络面。

3.6

测量表面;

measurementsurfaceMS

距参考表面20cm处的外部表面。

:。

注该表面用于测量热点和EMF的变化

3.7

热点hotsot

p

局部最大电场或磁场区域的中心。

3.8

EMF特性EMFcharacteristic

()()()。

电场强度E和磁通密度B的有效值的合成量模的空间分布该空间分布由测量或计算

获得。

3.9

测量容积;

measurementvolumeMV

,。

为了不影响设备产生的电场和磁场的测量结果背景电磁场不超过适当水平的虚拟空间的容积

4评估要求

4.1概述

/,

高压成套开关设备或者高压低压预装式变电站的EMF特性是在下述评估条件下在所有可触及

。/

表面周围测量的或计算的电场强度和磁通密度这些条件再现了成套开关设备以及高压低压预装式

变电站中变压器在规定值时的负载条件下的运行情况。

,,

由于电场和磁场取决于进出线电缆的物理布置和它们的负载所以应记录这些细节和参数同时还

2

/—

GBT339772017

应该记录周围的其他场源和屏蔽或者其他金属构架。

。

应对正常运行时产生的最大电场和磁场条件下的EMF特性予以评估这些条件包括在最大能力

。,

下运行的成套开关设备实际可能通过的最大电流和最大环路开合操作引起的EMF包括故障电流开

,。

断或者其他瞬态现象的确属于偶然事件则不应予以考虑

,

高压侧的最大电流就是成套开关设备的铭牌上给出的额定电流且变压器低压侧的额定电流具有

。。,。

最大额定值计算中应模拟两个电流测量期间两个电流最好同时施加

电场强度和磁通密度应记录为三个正交分量有效值的合成矢量。

评估应在设备的额定频率下进行。

,,,,

但是关于电场在60Hz及以下的频率范围内对于任意给定的电压值频率的实际值不会显著影

。,。

响产生的电场强度水平因此认为在60Hz及以下的任何频率下对电场的评估均是有效的

,,,()

类似地关于磁场就本标准而言在和下金属外壳对磁通密度抑制的差异可以

50Hz60HzB

。,,。

忽略因此认为在50Hz下所做的磁场评估对60Hz也有效反之亦然

,。

在本标准包含的工频范围内电场和磁场可以分别对待当选择获得尽可能和实际不受干扰的运

,。

行中一样的最大的电场强度和磁通密度的条件时应考虑下述条款

4.2评估方法

制造厂可以通过测量或计算来评估EMF特性。

4.3电场的评估

4.3.1高压成套开关设备

应在高压成套开关设备的额定电压下对其进行评估。

,。,

仅当评估不能在额定电压下进行时结果应外推至额定值因为电场强度是电压的线性函数所

,。

以不同高电压的场强可以线性外推

/

4.3.2高压低压预装式变电站

应在变压器高压侧的额定电压下对其进行评估。

,。,

仅当评估不能在额定电压下进行时结果应外推至额定值因为电场强度是电压的线性函数所

,。

以不同高电压的场强可以线性外推

4.4磁场的评估

4.4.1高压成套开关设备

。

高压成套开关设备应该承载由其铭牌给出的额定电流确定的最大允许电流选择的高压回路应在

,

成套开关设备的进线功能单元和出线功能单元之间形成尽可能最宽的电流环路以便采用最少的回路

,。。

数量获得最大的磁场并应考虑到它们的额定电流示例见图1

,。,

如果评估不能在额定电流下进行结果应外推至额定值由于在较低电流下的饱和效应不明显因

,,。

此允许从较低的电流值外推至较高的电流值因为这仅可导致对磁场的过度评估

3

/—

GBT339772017

说明:

I———高压成套开关设备的最大回路电流;

1

———/();

I高压低压预装式变电站高压侧电流

2

———/();

I高压低压预装式变电站低压侧最大电流

3

———()。

I低压成套开关设备低压出线最大回路电流

4

/

图获得成套开关设备和或预装式变电站最大外部磁场的试验回路布置示例

1

/

4.4.2高压低压预装式变电站

对于高压成套开关设备,适用。

4.4.1

/

低压成套开关设备和变压器应该承载由高压低压预装式变电站对于给定的低电压的最大额定功

。。

率导出的最大额定电流回路的配置应形成电流的最大集中以便获得最大磁场这可以通过采用最少

,。。

的回路数量选择最靠近预装式变电站外壳的回路并考虑它们的额定电流来得到示例见图1

/,

如果高压低压预装式变电站的设计允许采用不同额定容量的变压器制造厂至少应提供对于给定

的低电压下最大容量变压器的评估。

:。()

注变压器的额定容量应对应于自然通风的冷却条件其他冷却方式例如强迫冷却的EMF评估应经过用户和

制造厂之间的协议。

,,。

对于给定的低电压如果不能在额定功率下进行评估结果应外推至额定值由于较低电流下的饱

,,,。

和效应不明显因此允许从较低的电流值外推至较高的电流值因为这仅可导致对磁场的过度评估

/,。

如果高压低压预装式变电站的高压侧和低压侧电流是独立变化的磁场数值的外推是不允许的

5测量

5.1概述

。,。

在工频时电场和磁场是相互独立的因此磁通密度和电场强度特性不需要同时记录

4

/—

GBT339772017

设备的电场特性与负载电流无关。

设备的磁场特性与电压无关。

:。

注电场和磁场测量程序的一般导则也可在和中找到

IEC62110IEC61786

5.2测量仪器

。

测量电场和磁场的仪器应满足IEC61786给出的技术规范和校准的要求校准报告应溯源至国家

。,:

或国际标准这些仪器应在适当的条件下使用尤其是

———电磁抗扰度符合/;

GBT17799.2

———,;

磁场测量时对工频电场的抗扰度

———仪器制造厂建议的温度和湿度范围。

。、(),、

三轴仪器测量最终的有效值单轴仪器可以通过测量和利用式获得这里

FFFF1FF

rxyzrx

和为电场或磁场正交三轴分量的有效值。

FF

yz

222………………()

FFFF1

r=x++z

y

。,,

优先采用具有三个集中传感器的三轴仪器但是如果采用单轴仪器应特别注意沿着三个正交方

。。

向的传感器的方向应该在不移动传感器中心位置的情况下改变传感器的方向

,

对于非同轴传感器在场强计外壳内的传感器的位置和方向应该在仪器或使用说明书中清楚地标

识和说明。

/,

在评估高压成套开关设备和高压低压预装式变电站产生的磁场时场源和测量仪器之间的距离相

(,)。,。

对较短与其他的交流电力设备相比如架空线路通常应在非均匀场中进行测量在磁场测量的情

,()()。,

况下有必要考虑场源和传感器之间的距离与传感器半径的比值对于三轴仪器的测量认为

dsca

合适的最小比值等于4。

:,。

注考虑到比值等于当采用半径为的探头时