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直流输电线路和换流站的合成场强与离子流密度的测量方法简介：

直流输电线路和换流站的合成场强与离子流密度的测量是评估其电磁环境影响和设备运行状态的重要手段。这些测量主要涉及电场强度、磁场强度和离子流密度的测量。

1. 合成场强的测量： - 电场强度测量：通常使用高灵敏度的电场探测器（如电场探头）进行，探测器在空气中移动，测量数据由数据采集系统记录。有时也会使用静电电压表配合测量。 - 磁场强度测量：使用高灵敏度的磁场探测器（如磁通门或特斯拉计）进行，同样地，探测器在空中移动，测量结果由数据采集系统记录。

2. 离子流密度的测量： - 直接测量：使用离子探测器或离子计数器，通过探测和计数单位时间内通过探测器的离子数量，来计算离子流密度。 - 间接测量：通过测量电导率或电荷交换，间接推算离子流密度。例如，可以使用特殊的传感器测量空气的电导率，电导率与离子浓度是相关的。

3. 测量方法： - 地面测量：这是最常用的方法，直接在地面或近地面进行测量，适用于大部分场合。 - 高空测量：对于高电压、长距离的输电线路，可能需要使用无人机、气球或飞机等进行高空测量，以获取更准确的数据。 - 在线监测：对于重要设备或区域，可以安装在线监测系统，持续监测并记录电磁环境参数。

以上测量方法在实施时，需要遵守相关的安全规程和电磁环境保护标准，确保测量的准确性和人员的安全。同时，测量结果需要经过专业的数据处理和分析，才能得出有效的结论。

直流输电线路和换流站的合成场强与离子流密度的测量方法部分内容预览：

下列术语和定义适用于本文件。 2.1 合成场强totalelectricfieldstrength 带直流电导体上电荷产生的场和导体电晕引起的空间电荷产生的场合成后的电场强度。 注1：单位为kV/m。 注2：在大地表面处的电场强度称为地面合成场强。 注3：改写DL/T1088—2008，定义3.1， 2.2 离子流ioncurrent 带直流电导体发生电晕放电时，带电离子在电场力的作用下，向附近空间运动，形成的离子电流 2.3 离子流密度 ion currentdensity 单位面积的离子流。 注1：单位为nA/m。 注2：改写DL/T1088—2008，定义3.2 2.4 场磨fieldmill 由交替暴露于被测电场的导体构成的旋转式直流电场测量仪。 2.5 威尔逊板 Wilsonplate 用于收集电荷的、周围带有保护带的金属导电板

3.1直流合成场强和离子流密度的测量应使用专门的测量仪器，测量仪器宜具有自动记录功能。 3.2直流合成场强测量仪应具有测量直流合成场强幅值和极性的功能。通常采用场磨来测量地面合 成场强，应使用1m×1m的铜或铝等导电良好的金属板作为接地参考平面，并将其可靠接地 3.3离子流密度测量仪应其有测量离子流密度幅值和极性的功能。通常采用威尔逊板收集电荷电流 来测量离子流密度，采集板尺寸应为1m×1m。采用威尔逊板测量离子流密度的示意图见图1，威尔

直流合成场强和离子流密度的测量应使用专门的测量仪器，测量仪器宜具有自动记录功能。 直流合成场强测量仪应具有测量直流合成场强幅值和极性的功能。通常采用场磨来测量地面 场强，应使用1mX1m的铜或铝等导电良好的金属板作为接地参考平面，并将其可靠接地 3离子流密度测量仪应其有测量离子流密度幅值和极性的功能。通常采用威尔逊板收集电荷 测量离子流密度，采集板尺寸应为1m×1m。采用威尔逊板测量离子流密度的示意图见图1，用

[上海]单层轻型钢结构脚手架搭设施工方案GB/T375432019

逊板的示意图见图2，金属保护带应良好接地

■威尔逊板测量离子流的

3.4测量仪器应在校准有效期内。场磨和离子流密度测量仪校准方法见附录A和附录B

地面合成场强、离子流密度的测量，应在无雨、无雪、无雾、风速小于2m/s的天气下进行，且相对 在80%以下。测量合成场强和离子流密度时，测量仪器应直接放置在地面上（金属板与地面间 应小于200mm），接地板应良好接地，测量布置示意图见图3。测量报告应清楚标明测量仪器放 体位置。

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图3合成场强和离子流密度测量示意图

测量仪器使用自动记录或人工记录方式，单次测量时间不少于10min。每个测量点每个测量时间 段的测量数据不少于100个。 测量仪器应与测量人员保持足够远的距离（至少2.5m），避免在场磨处产生较大的电场畸变，或影 响离子流的分布；与固定物体的距离应不小于1m，以减小固定物体对测量值的影响

4.2直流输电线路合成场强和离子流密度测量

4.2.1输电线路下地面合成场强和离子流密度测

测量直流输电线路地面合成场强和离子流密度时，测量应选在地势平坦、远离树术杂草、没有其他 电力线路、油气管线、通信线路及广播线路的空地上。测量点应选择在极导线档距中央弧垂最低位置的 横截面方向上，见图4。在极导线地面投影附近，两相邻测量点间的距离应不大于5m。 输电线路下合成场强和离子流密度的测量，一般延伸至距离极导线对地投影外50m处。 除了在线路横截面方向上测量外，也可选择线下其他位置进行测量，但测量条件应满足4.1的要 求，同时也要详细记录测量点以及周围的环境情况

输电线路下方合成场强和离子流密度测量布点

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输电线路邻近民房合成场强和离子流密度测量

邻近民房位置的地面合成场强和离子流密度的测量点应布置在靠近线路最近极导线侧、距离民 墙外侧不小于1m处

4.3换流站合成场强和离子流密度测量

换流站内合成场强和离子流密度测量点应选择在换流站直流带电区域的巡视走道、直流母线下等 位置。其他测量条件应满足4.1的要求

4.3.2换流站外合成场强和离子流密度测量

围墙外且距离围墙5m的地方，测量合成场强和离子流密度的最大值。换流站围墙外合成场强和离子 流密度测至围墙外50m处即可。 测量换流站围墙外合成场强和离子流密度衰减特性时，测量点以距离换流站围墙外5m处为起 点，沿垂直于围墙的方向分布，相邻两测量点间的距离一般应不大于5m，所有参数均应记录在测量报 告中。

4.3.3换流站附近民房合成场强和离子流密度测量

测量直流电线路合成场强 路双： 如导线高度、极间距离、导线型式和运行电压、电流；测量档距两端的杆塔编号、同杆线路回路数、线路排 列方式。测量换流站合成场强和离子流密度时，应记录测量点的其体位置、换流站的运行方式、换流阀 功率、直流电压等。 同时，应记录测量布置位置及周围环境信息，测量时间段的风速、风向、温度、相对湿度、大气压等气 象条件，以及每一次测量的开始时间与结束时间

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由于直流合成场不像交流电场那样可用极板耦合，所以直流场的测量需要特殊的传感器，使传感元 牛上接收到的电力线总数量周期性地变化，与之相应的感应电荷也随之周期性地变化。利用周期性变 化的电荷所形成的电流即可测出相应的场强。该电场测量仪既要可准确地测量合成的直流电场，又要 可把多余的吸附离子导人地面，不致影响读数， 双极性直流输电线路的地面合成场强不仅有大小变化，而且有极性的变化；由于空间离子的存在和 票移，地面合成场强的极性是变化的。因此，测量仪应具备测量场强幅值和极性的功能， 场强测量仪传感器通常有快门型、圆筒型和震板型，目前常用快门型传感器。本附录仅描述快门型 传感器（即场磨）的校准方法

场磨的结构如图A.1所示。其探头是由两个同轴安装的圆形扇片构成，上扇片随轴由电机驱云 ，下扇片固定不动

磨位于均匀恒定的电场E之中，电动机 带动旋转快门（或称为动磨片）作定速旋转，下部的感 成称为静磨片暴露于电场E的面积呈周期性变化，当静磨片暴露于电场时，为了维持其地面

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电位，其上面会积聚相应的电荷，当电场E指间地面时静磨片上积聚的是负电荷，当电场E指间上空时 静磨片上积聚的是正电荷。当静磨片被动片遮蔽时，其上的电荷会流散于地中。电荷的积聚与流散都 是通过电阻R进行的，通过测量R上的压降即可测得其所在位置的电场强度。 积聚的电荷量由式（A.1）确定：

9.(0)6.EA(0

.(0)=E.EA(0) +.+.+.+...+....++++.. A.l

式（A.3)即为设计场磨的基本依据。

A.3.1合成场校准方法

(t) : dq.(t) A(t) A. dt

场磨是测量直流合成场的。除了直流电场外，还存在空间电荷，所以为校准场磨，不但要有直流电 场源，而且还要有相应的空间电荷发生装置。考虑到直流输电工程现场实际存在离子流影响，宣采用离 子场校准方法对场磨进行校准。 校准场磨所需的空间电荷是由电荷源提供的，其布置方式如图A.2所示，在电压（Vco一VA）作用 下，电极4的细金属导线上产生电晕。电极2、3、5是由金属网构成的电极，电晕电荷除一部分被电极3 和5吸收之外，向上逸至上空，向下则进入电极2、3之间的空间，其中一部分被电极2吸收之外，其余部 分则进人电极1、2之间的空间，为校准区提供电荷。 建立可计算电场和空间电荷的校准装置，将被校场磨的读数与计算值相比较，对场磨进行校准。 校准时场磨的上表面应与电极1的表面取平且紧密接触。 离子流场的场域充满了空间电荷，其数学描述为一维泊松方程（A.4）：

E一电场强度，单位为伏每米（V/m）； 空间电荷密度，单位为库仑每米（C/m）； 真空介电常数，单位为法每米（F/m）。 在电场力作用下，这些空间电荷以速度=KE迁移，形成离子流，其密度为式（A.5）： L=oKE）

E 电场强度，单位为伏每米（V/m）； 空间电荷密度，单位为库仑每米（C/m）； 真空介电常数，单位为法每米（F/m）。 在电场力作用下，这些空间电荷以速度=KE迁移，形成离子流，其密度为式（A.5）： J=p(KE) ... ... ... ... (A, 5

J—离子流密度，单位为安每平方米（A/m"）； K—离子迁移率，单位为平方米每伏秒[m"/(V·s)]

离子流密度，单位为安每平方来（A/m"）； 离子迁移率，单位为平方米每伏秒[m"/（V

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图A.2场磨校准装置示意图

当实场方晕达到稳流后，合成场的可假设为线时间变输无关测稳态的，方场连续电程为式（A.6）： V.J=0 ·（A.6 在无旋的布，可用一个子输函路表征它测特站，因此引人空间方发函路密式（A.7）

式（A.4)至式（A.7)是描述实场合成场的测基离电程。 平行板之间方的应满足式（A.4)至式（A.7)，对一维空间密式（A.8）

解此差分电程YS 5205-2000 岩土工程现场描述规程 附条文说明，可得式（

其布，E。是顶板换测方的施与，即之： （A.7)直式（A.9），可得度E。、K、J三者之间关系式（A.10）

当平行板方极区域内测方场强与达到饱直值时，E。三0，因此，量式（A.9)得到式（A.11）：

以及量式（A.10)得到式（A.12）

方场强与饱直值，法发为安每平电来（A/m） 式（A.12)布测K代人到式（A.11)布，可得到下极板测的施式（A.13)：

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由式（A.12）可知，用试验方法测出， JC∕T 2029-2010 预应力离心混凝土空心方桩，即可求得离子迁移率K。当K确定后，则可由式（A.10） 求得在电压V作用下任意电流密度J对应的E。值，然后再由式（A.9)可求得在电压V作用时，任意 电流密度厂对应的场强E值，从而可实现对场磨的标定

A.3.2静电场校准方法