GB/T 33977-2017
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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
GB/T33977-2017
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标准内容
ICS29.240.10
中华人民共和国国家标准
GB/T33977—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
Methods to quantify the steady state,power-frequency electromagnetic fieldsgenerated by HV switchgear assemblies and HV/LV prefabricated substations(IEC/TR 62271-208:2009,High-voltage switchgearand controlgearPart 2o8: Methods to quantify the steady state, power-frequencyelectromagnetic fields generated by HV switchgear assemblies andHV/Lprefabricatedsubstations,MOD)2017-07-12发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2018-02-01实施
2规范性引用文件
术语和定义
评估要求
评估方法
电场的评估
磁场的评估
测量仪器
测量程序
测量布置
软件:
计算程序
有效性
高压成套开关设备或高压/低压预装式变电站的特性7.1
7.2评估方法
7.3测量结果的表述·
7.4计算结果的表述
附录A(规范性附录)电场和磁场测量数据的表述附录B(规范性附录)基准EMF计算的分析法示例参考文献
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典型高压/低压预装式变电站的示例.·1518
图1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图2不规则形状的设备的参考表面(RS)图3发现热点的扫描区域
图4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)图5主元件、外部电缆热点位置和测量容积的试验布置图6电场和磁场测量的试验回路
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表示最大场强的热点位置
场强变化的图形表示
热点处场强变化的图形示例
三相磁场计算的图例
三相电缆周围合成磁场的变化
三相电缆周围的最大合成磁场
三相电场计算的图例
三相电缆周围的合成电场变化
三相电缆周围的最大合成电场
热点配合列表
一个热点场强值的变化
背景场强
空间角度和时间角度t时的Hr的数值空间角度θ的最大Hre值
空间角度和时间角度t时Er的数值空间角度θ时最大E的数值
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本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。GB/T33977—2017
本标准使用重新起草法修改采用IEC/TR62271-208:2009《高压开关设备和控制设备第208部分: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IEC/TR62271-208:2009的技术性差异及其原因如下:一一一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2章规范性引用文件”中,具体调整如下:·用修改采用国际标准的GB/T3906代替了IEC62271-200(见第1章):●用修改采用国际标准的GB/T17467代替了IEC62271-202(见第1章);·用等同采用国际标准的GB/T17799.2代替了IEC61000-6-2(见5.2)。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(SAC/TC65)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、昌珍梅、卢德银、叶树新、封东良。m
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可能要求供电设备的制造广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。
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1范围
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
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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GB/T3906和IEC62271-201中,对于高压/低压预装式变电站包含在GB/T17467中。注1: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。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2:如果可行,本标准中描述的方法也可以用于现场设施。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。GB/T39063.6kV~40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备(GB3906--2006,IEC62271-200:2003,MOD)
GB/T17467高压/低压预装式变电站(GB17467—2010,IEC62271-202:2006,MOD)GB/T17799.2电磁兼容通用标准工业环境中的抗扰度试验(GB/T17799.2-2003,IEC61000-6-2:1999,IDT)
IEC61786关于人员暴露方面的低频磁场和电场的测量一一测量仪器和导则的特殊要求(Measurement of low-frequency magnetic and electric fields with regard to exposure of human beings-Spe-cial requirements for instruments and guidance for measurements)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(High-voltageswitchgearandcontrolgear一Part2ol:ACsolid-insulation enclosed switchgear and controlgear for rated voltages above 1 kV and up to and inclu-ding52kV)
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。1
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EMF electromagnetic field(s)术语“电磁场”的缩写。
电场特性electric fieldcharacteristic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magnetic field characteristic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项板的那些部分。3.5
reference surface,RS
参考表面
用于评估的包含设备的虚拟包络面。3.6
测量表面measurement surfaceMS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hotspot
局部最大电场或磁场区域的中心。3.8
EMFcharacteristic
EMF特性
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。
measurement volume,MV
测量容积
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
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应该记录周围的其他场源和屏蔽或者其他金属构架。GB/T33977—2017
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50Hz和60Hz下金属外壳对磁通密度(B)抑制的差异可以忽略。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,充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
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说明:
高压成套开关设备
高压成套开关设备的最大回路电流;I
高压/低压预装式变电站
变压器
高压/低压预装式变电站(高压侧)电流高压/低压预装式变电站(低压侧)最大电流:低压成套开关设备(低压出线)最大回路电流。低压成套开关设备bZxz.net
图1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4.4.2高压/低压预装式变电站
对于高压成套开关设备,4.4.1适用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
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IEC62110和IEC61786中找到。5.2测量仪器
GB/T33977—2017
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GB/T17799.2;一磁场测量时,对工颖电场的抗扰度一仪器制造厂建议的温度和湿度范围。三轴仪器测量最终的F.有效值。单轴仪器可以通过测量FF,和F,利用式(1)获得F.,这里FF,和F为电场或磁场正交三轴分量的有效值。F,=F+F,+F
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,应在非均勾场中进行测量。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(d.)与传感器半径(a)的比值。对于三轴仪器的测量,认为合适的最小比值等于4。
注:考虑到比值等于4,当采用半径为5cm的探头时到场源的最小距离宜为至少20cm。关于该主题的更多信息可以在IEC61786中找到。
5.3测量程序
5.3.1概述
考虑到所有形状的设备,包含设备的虚拟包络面确定为参考表面(RS),见图2。参考表面(RS)的目的是将不规则的设备表面集中并消除测量表面(MS)的突变,凸出的元件(例如手柄)应不予考患。5
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说明:
1设备表面;
测量表面:
3-参考表面;
一设备和测量表面之间的距离(20cm)。?
图2不规则形状的设备的参考表面(RS)5.3.2电场
在整个可触及的测量表面上,电场的最大值应通过对粗网格进行第一次扫描来发现最大场强的区域,然后细化网格发现热点的位置。也可见图3。
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