GB Z 18039.6-2005 电磁兼容 环境 各种环境中的低频磁场.pdf
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1、ICS 33. 100 L 06 噩噩中华人民共和国国家标准化指导性技术文件G/Z 18039.6-2005/IEC 61000-2-7: 1998 电磁兼容环境各种环境中的低频磁场Electromagnetic compatibility-Environment Low frequency magnetic fields in various environments (lEC 61000-2-7 :1 998 , IDT) 2005-02-06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2005-12-01实施发布GB/Z 18039. 6一2005/IEC61000
2、-2-7: 1998 目次前言.皿IEC引言凹1 范围2 规范性引用文件3 单位4 自然现象.25 供电系统环境-一-工频磁场46 牵引系统环境.7 工业环境138 商业办公室环境.9 住宅区环境一一-家用电器1610 医院环境四口不同源产生的磁场的总结和比较四参考文献. . . . . . . . . . . . ., . . .,. . . . .,. . . .,. 21 图1地球表面总磁场分布图图2全世界年雷暴日分布图.3 图3雷电流的累积频率.4 图4单回水平排列架空线路档距中央弧垂最大时在地面上方1m测量的线路中心水平方向最大磁通密度的包络线.5 图5在平均负荷条件下HV线路的地面
3、上方1m处的磁通密度的例子图6400 V 380 kV三相线路和20kV电铁接触线在档距中央最大弧垂时的磁通密度与地面上方高度(直到容许的最小距离)的关系图7在运行电压十450kV或:1:450kV高压直流架空线路附近地面上方1m处每kA运行电流的磁通密度曲线图8水平排列的单芯电缆的结构8图9埋深为0.7m(曲线2)、1.7 m(曲线3)的单芯电缆和埋深为1m的电缆(曲线1)的磁通密度特性曲线的比较9图10安装有一台315kVA的MV/LV变压器的配电房的磁场分布图11直流架空接触网铁路附近的每kA牵引电流的最大磁通密度曲线图12采用交流架空接触网(频率为6% Hz和50/60Hz)的铁路附近
4、每kA牵引电流的磁通密度最大值曲线图13多层住宅楼附近的HV线路产生的磁场四图14与架空线相关的磁通密度范围和家用电器以及办公环境磁通密度范围的比较19图15配电网磁场水平的典型分布20图16高压线路的磁通密度的实例(地面以上1m) 20 表1电力线路产生的最大磁通密度的范围表2高压架空线路在不同线路电压和塔高时,每kA运行电流的磁通密度 8 表3带有单芯电缆系统的供电网络周围典型的磁通密度8GB/Z 18039. 6-2005/IEC 61000-2-7: 1998 表4水平排列的单芯电缆组成的三相系统在工作电流为500A时的磁通密度9表5埋深为0.7m和1m的多芯低压电缆在对称运行电流每相
5、500A时的磁通密度10表6埋深为0.7m和1m的多芯电缆在不对称运行相电流500A、450A、400A和中性线电流90A时的磁通密度10表7电力公司高压广站地面处典型的最大磁通密度水平10表8供电部门低压配电房的典型磁场值表9电焊.14表10电钢熔炉u表11不同机械及其他工业设备在其操作人员位置处所测量的磁通密度14表12典型办公设备操作员位置处测量的磁通密度.表13靠近商用设备附近的磁通密度的典型值表1460 Hz各种家用电器附近的磁通密度。5种型号的代表值)17表15不同距离处测量的几种家用电器的60Hz磁场典型值17H GB/Z 18039. 6-2005/IEC 61000-2-7:
6、 1998 前言本标准化指导性技术文件等同采用IEC61000-2-7 : 1998(电磁兼容环境第2-7部分:各种环境中的低频磁场。本指导性技术文件是电磁兼容环境系列国家标准化文件之一,该系列目前包括以下标准化文件:GB/Z 18039. 1-2000 电磁兼容环境电磁环境的分类CidtIEC 61000-2-5: 1996) GB/Z 18039. 2-2000 电磁兼容环境工业设备电惊低频传导骚扰发射水平的评估CidtIEC 61000-2-6 : 1996 ) GBIZ 18039. 3-2003 电磁兼容环境公用低压供电系统低频传导骚扰及信号传输的电磁环境CIEC61000-2-2
7、:l990 ,IDT) GB/T 18039.4-2003 电磁兼容环境工厂低频传导骚扰的兼容水平CIEC61000亿-4:1994,IDT) GB/T 18039.5- 200:) 电磁兼容环境公用低压供电系统低频传导骚扰及信号传输的兼容水平(IEC61000-2-1: 1990 , IDT) GB/Z 18039.6-2005 电醋兼容环境各种环境中的低频磁场(lEC61000之一7:1998,IDT)本指导性技术文件由中国电力企业联合会提出。本指导性技术文件由全国电磁兼容标准化技术委员会CSAC/TC246)归口并解释。本指导性技术文件起草单位:国家电力公司武汉高压研究所。本指导性技术文
8、件主要起草人:郎维川、张广州、王勤、万保权、杨敬梅、蒋虹。皿GB/Z 18039. 6-2005/IEC 61000-2-7: 1998 N IEC引本部分是IEC61000系列出版物的一部分,该系列出版物构成如下:第一部分:综述总的考虑(概述、基本原理)定义、术语第二部分:环境环境的描述环境的分类兼容性水平第三部分:限值发射限值抗扰度限值(当它们不属于产品委员会的职责范围时)第四部分:试验和测量技术测量技术试验技术第五部分:安装和减缓导则安装导则减缓方法和装置第六部分:通用标准第九部分:其他每一部分又可分为若干分部分,它们作为国际标准或技术报告出版。这些标准和技术报告将按编号依年代次序发布。
9、本部分是第3类的技术报告。GB/Z 18039. 6-2005/IEC 61000-2-7: 1998 电磁兼容环境备种环境中的低频磁场1 范围近年来,由于注意到磁场可能对人体和动物生理的影响,以及对某些电气设备,特别是对图像显示装置的性能产生有害的影响,从而激发了人们对磁场的关注。本指导性技术文件中给出了根据调查得出的结果,供参考之用。注1:欧盟EMC指令促进了对磁场的测量,特别是对与供电公司变电所以及与大楼内配电系统相关的商务办公环境中磁场的测量。供电公司主持了大部分的测量工作,其测量结果(用有效值表示)一般在50Hz2 kHz的频率范围内。为此,有必要掌握一些有关直流磁场以及频率最高到1
10、50kHz的磁场的知识,因为这些磁场可能干扰某些类型设备的工作。注2:在本指导性技术文件中大多数的磁场数据是与正弦电流源有关的,除非另有说明。假定这些数据是用有效值表示的。把在1000V及以下的电压下运行的供电系统称为低压系统,在1000 V以上至35kV的电压下运行的供电系统称为中压系统,而在超过35kV的电压下运行的供电系统称为高压系统。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本指导性技术文件的引用而成为本指导性技术文件的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本指导性技术文件,然而,鼓励根据本指导性技术文件达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最
11、新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本指导性技术文件。GB/T 4365 电磁兼容术语(GB/T4365:2003 , IEC 60050 (1 61) :1990 , IDT) 3 单位本指导性技术文件中的磁场值既可以用磁场强度的单位:安每米CA/m)来表示,也可以用磁通密度的单位:微特斯拉(T)来表示。在引用文件中出现旧的磁通密度单位:毫高斯CmGs)时,通过下列关系式转换成以微特斯拉(T)为单位z1T = 10 mGs句0.796A/m 在本指导性技术文件中,采用下列单位:磁场强度H:单位为安培每米(A/m); 磁通密度B(B =XH) :单位为特斯拉(T)。利用磁导率=rX
12、。,0=1.256 X 10-6 (Wb/(Am),在空气中相对磁导率队=1,从而B(T) = 1. 256 X H (A/m)。注:1 T = 1 Wb/m2 = 104 Gs。示例:单导体的磁场在与载有电流I的单导体距离为d处的磁场强度和磁通密度之间的关系由下列表达式给出:H = .B = 1. 256 x _j_一2d 八2dGB/Z 18039. 6-2005/ IEC 61000-2-7: 1998 交变的电流产生交变的磁场。在多相电缆或架空线路的情况下,由各相电流产生的磁场矢量相加得到一个旋转的交变磁场。一个交变的磁场将使暴露在其中的任何导体内感应出电动势,那些带有探测线圈的仪表利
13、用了这一效应。这些仪表是普通常用的。另一类测量低频磁场的仪表利用了霍尔效应(Halleffect)。这些仪表在测量场源周围的磁场时不是十分好用,但是,它们在测量空间中某点的磁场和静磁场时是很有用的。4 自然现象应考虑三种天然的磁场:一一地球的磁场(一种静磁-一由雷暴和太阳活动-一-由雷击引起的磁早期的磁场测量和的例子在图1中给出其大小与移动的速度通密度高达60T计算用的正图1地球表面总磁场分布图1)方括号内的数字是指参考文献的编号。2 了磁场分布图,这方面感生出一个电压,120 150 GB/Z 18039. 6-2005/IEC 61000-2-7: 1998 诸如雷暴和太阳活动这样的自然现
14、象产生超低频的时变磁场,这种磁场的强度是低的,一般不超过O. 01T(8 mA/ m) ,即使在强磁暴期间,磁场也只达到O.5T(0.4A/m)。很少能得到有关某一特定地区一年中发生雷击的次数的资料。但是图22J中的雷暴日分布图示出了雷电活动的水平和达到最高场强的概率。90. O. 150. 180 80. 70. 60. 50. 40. 30. 20. 10. 10 . 20. 30. 40. 50. 60. 70. 80. 。nu 民ul e nu no -nu ny 注:本图依据1955下列雷电流累积频率的参考% 门URut飞RUQd80 kA 33 kA 7 kA udA LAK oi
15、 EU川hcd?, 雷击产生的磁场脉冲的上升时间约1阳,磁场半值持续时间约100间。可按下列关系计算产生的磁场:H, = _!_ 一阳k- 2rr d 例如,当1=200kA , d = l km时,H=32A/ m ,B=40To 3 GB/Z 18039. 6-2005/IEC 61000-2-7: 1998 概率99.99 99.95 99.9 99.8 99.5 99 98 91 95 90 80 10 60 50 40 30 20 10 5 2 0.5 0.2 0.1 0.05 0.02 、电、飞、内、 k 问 -|、. 飞、,间.-h . 民|、1 2 3 4 56 18 10 2
16、 3 4 5 6 1 100 2 3 4 5 6 1 1 000 5 供电系统环境-一工频磁场(取自IEC61024-1-1) 固3雷电流的累积频率篱击电流/kA正极性雷击负极性雷击和供电系统相关的磁场的值与测量时的负荷电流、系统的电压有关,这些参数决定了架空线路导体的对地高度、地下电缆的埋深和结构。只要有可能,在本指导性技术文件内所说明的值是以系统电压和最大的负荷条件(或以千安(kA)为单位表示的导体的电流)为基准的。5. 1 架空线路流过架空配电线路的电流产生的磁场原则上受到电流的大小、电气上的相间结构布置以及导体的物理布置的影响。在这样的一条电力线路上的运行电压的影响是显著的,因为它决定
17、了导体的对地高度、相导线之间的间距以及线路结构用的接地金属体。全世界使用的系统电压、导体电流的等级和结构标准很多,所以不可能对每一种特殊类型的设施都提供磁场的数据。但下面所定义的典型设施和磁场特性有很好的模型。对于其他特定设备的磁场预测将以这些模型为基础。如果对特定线路要求有详细的磁通密度的值,那么就必须考虑每条线路的情况,诸如导线结构、对地高度和线路电流。在1kA时采用下列的近似公式:4 式中:e一一两边相导线之间的距离;h一一导线对地高度;H = 140 X寸土气(A/m)此十fZ一一从线路中心至所考虑的点P之间的距离。GB/Z 18039. 6-2005/IEC 61000-2-7: 1
18、998 , e -一_/: h 5. 1. 1 交流三相线路因为和电力线路相关的磁通密度与线路电流的关系是线性的,所以容易根据实际的电流值推导出磁通密度。在正常运行条件下,线路的最大电流近似表示如下:低压线路一一中压线路一一-11 0 kV和220380 kV线如有必要,可两相短路时三图4左的地面上方图4右线在档距中包络线。40 30 20 10 0 10 20 30 40 距线路中心导线距离1m图4单回水平排列架空线路档距中央弧垂最大时况预期在低压和中压网中压和低压三相配电大磁通密度分布的在地面上方1m测量的线路中心水平方向最大磁通密度的包络线5 GB/Z 18039. 6-2005/IEC
19、 61000-2-7: 1998 从这些分布曲线可以看出:一一在较高的电压等级下分布曲线较低,因为导线的对地高度较高;一一在较高的电压等级下分布曲线变得较宽,因为导线之间的距离加大。实际的磁通密度取决于线路电流。参照图4的磁通密度分布包络线和前面给出的线路的最大电流,实际最大磁通密度的范围列于表1。表中指出的范围为3T至44T。磁通密度分布图也与线路的布置情况有关。图54J给出了实际高压线路的例子(具有振荡的最大值)。表1电力线路产生的最大磁通密度的范围线路电压/kV 每kA最大磁通密度B/!lT最大电流/kA实际最大磁通密度B/!lT380 22 2 44 220 25 25 110 30
20、1 30 20 20 o. 6 12 0.4 7 0.4 3 一一一一磁通密度/T25 20 15 10 5 。-40 -30 -20 -10 。10 20 30 40 距线路中心的距离1m固5在平均负荷条件下HV线路的地面上方1m处的磁通密度的例子6 GB/Z 18039. 6-2005/IEC 61000-2-7: 1998 765 kV和400kV线路为三相水平排列的结构,而132kV和220kV线路为三角形布置的结构,后面这种布置所产生的磁场的值明显地较低。图63J表明图4所考虑的线路的档距中央的磁通密度与对地高度的依赖关系。可以利用这个关系应用图4给出的值推导出对地高度超过1m时的磁
21、通密度。380 kV 2.5 3 400 V 2 1240 220 200 汉、f午180囚m E160 熠想140100 1 120 注:以地面上方1m处的最大磁通密度为基准,仅当相导线水平排列时有效。图6400 V.380 kV三相线路和20kV电铁接触线在档距中央最大弧垂时的磁通密度与地面上万高度(直到窑许的最小距离)的关系5. 1. 2 HVDC线路图73J给出了典型高压直流架空线路的磁通密度特性。图63J给出了以地面上方高度h(m)处为参考点以百分数表示的倍数。所有的直流特性是按以交流线路特性相同的方式来使用的。16.20 m I Ih/m 。地线线路测量点40 35 30 双极HV
22、DC线路单极HVDC线路25 20 15 10 5 (H44)句Hm悔照耀。50 40 30 20 10 。-10 距离1m-20 30 -40 -50 7 在运行电压+450kV或土450kV高压直流架空线路附近地面上方1m处每kA运行电流的磁通密度曲线圄7G/Z 18039. 6-2005/ IEC 61000全7:1998 表2高压架空线路在不同线路电压和塔高时,每kA运行电流的磁通密度单II.为X10 6特斯拉l孚极线路十一f.Y.极线路也压IkV I 高度1m距离距离距离如最大最大一10m 20 m 工10m 士20m 25 0 23 31 2: 13 5 450 30 25 8 6
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