环境湿度对实验室工频电场强度测量结果的影响研究

兰新生，林巧红，刘 虹，周易谦，王方强，王 杰

(四川电力科学研究院，四川 成都 610072)

随着输电线路不断向大容量和超(特)高压发展。社会各界对输变电设施电磁环境问题广泛关注［1-2］;同时周边居民对输变电工程的环保投诉日益增多，其中大多数居民反映高压输电线路工频电场和工频磁场对其生活或身体的影响。工频电场强度作为电力工程环保验收评价的重要指标，对于电力工程环境保护工作的评判具有重要的意义。

在工频电场强度的现场测量过程中发现，同一高压输电线路在相同运行工况(电压和电流)、同一测点使用同一测量设备在不同环境湿度下测试时，工频电场强度测量结果可达日常平均值的2～8倍［4-5］，且远远高于国际大电网会议推荐方法的计算值。针对这一问题，国内众多学者进行了研究［6-9］，但仍未提出在不同环境湿度下准确测量工频电场强度的可行方法。

经过研究发现，环境湿度从两个方面使测量结果与正常情况差别较大。一是影响测量设备的电场强度传感器;二是改变输电线路对地电场的强度分布。基于此，实验采用传感器密封与否两种方式，用标准电场中不同空气介质湿度下的测量结果，分析环境湿度对工频电场强度测量设备传感器的影响程度。

1 实验室实验介绍

1.1 标准电场

根据DL/T 988-2005《高压交流架空送电线路、变电站工频电场和磁场测量方法》附录A中所述方法构建标准电场。实验采用2 m×2 m的两块平行极板，间距0.8 m，调整施加在极板上的电压而改变标准电场强度。

图1 用于校准电场测量仪的平行极板

1.2 工频电场测量设备

工频电场强度测量系统采用国际知名的纳达公司制造的PMM8053B主机和EHP-50C传感器组成。

1.3 实验原理及过程

将密封与不密封的传感器放入平行极板中央，在恒定电场(2.5 kV/m)下，保持环境温度不变，调整环境湿度(40% ～75%)，获得测量系统对工频电场强度的测量结果。

表1 密封情况下不同环境湿度工频电场强度测量结果

表2 不密封情况下不同环境湿度工频电场强度测量结果

图2 密封情况下不同环境湿度工频电场强度相关图

图3 不密封情况下不同环境湿度工频电场强度相关图

2 工频电场强度测量结果

工频电场强度测量结果如表1、表2、图2、图3所示。

3 数据分析

从表1数据和图2曲线直观地看出，实验室测量条件下，密封电场强度传感器时，测量结果不随环境湿度的变化而变化。而表2数据和图3曲线表明，实验室条件下，不密封电场强度传感器，相对湿度超过55%时，测量结果随着环境湿度增大而迅速增高;在相对湿度小于55%时，测量结果保持恒定且与标准电场数值非常吻合。结合电场强度经典物理学公式:E=U/d可知，电场强度仅与极板电压和极板间距有关，与空气介电常数无关。

4 讨论

(1)实验室测量条件下，密封EHP-50C传感器时，工频电场强度测量结果不随湿度变化而变化，且系统误差保持稳定，易可靠校准。这对改进传感器提供了重要依据。

(2)实验室测量条件下，未密封EHP-50C传感器时，测量系统工频电场强度测量结果在环境相对湿度小于55%时不随环境相对湿度变化而变化，并且与标准值高度吻合;在环境相对湿度大于55%时，测量结果随环境相对湿度的变化而迅速变化。

(3)以上两点说明，在实验室条件下，PMM8053B和EHP-50C传感器组成的工频电场强度测量系统，当相对湿度小于55%时，测量结果不受湿度的影响;当相对湿度大于55%时，测量结果随环境湿度的增加而逐渐增大，在试验的最高相对湿度75%时，相对误差也最大，为12%。

(4)试验时，湿度采用相对湿度表示，但对测量结果影响的本质因素是绝对湿度。在均匀电场中，电极间介质变化对电场的改变是一致的，试验结果可以充分说明，电场强度传感器需要防止湿度的影响。现场测量结果达到2～8倍误差的原因，应该涉及其他因素，有待进一步研究。

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［3］国家环境保护局.HJ/T 10.2-1996辐射环境保护管理导则—电磁辐射测量仪器和方法［S］.北京:中国标准出版社，1996.

［4］国家环境保护局.HJ/T 24-1998500 kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范［S］.北京:中国标准出版社，1998.

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