以贵州××500kV变电站的500kV开关场为例，计算其走廊中间的工频电场分布。图7.28为开关场设备的分布示意图。采用IES-Coulumb软件对其进行仿真计算，图7.29为其仿真模型图，模型中忽略绝缘子伞裙的影响，绝缘子材料是瓷，电导率1e-10，介电常数为6，其他的部分是金属，设备的金属与水泥支柱按其实际形状(长方体、圆柱体)建模。实际开关场的设备参数为避雷器：总高度Ha=10m，其中金属支柱高度Hm=3.7m，绝缘体的高度Ha=3.7m；金属与绝缘体的半径都为r=0.13m。
支柱绝缘子：总高度Hsc=9.2m，其中金属支柱高度Hm=5.1m；绝缘体的高度Hd=4.1m；金属与绝缘体的半径都为r=0.13m。
接地刀闸：总高度Hd=9.6m，横刀高Hc=5.1m，刀闸之间的距离为d=5.3m；其中金属支柱高度Hm=5.1m；绝缘体的高度Ha=4.5m；粗细绝缘支柱半径分别为r1=0.13m，r2=0.08m，r=0.13m。
隔离开关：参数与接地刀闸相同。
断路器：总高度Hd=9.6m，其中金属支柱高度Hm=40m；绝缘体的高度Ha=5.0m；绝缘体的半径r=0.13m。
CT：总高度Hd=8.7m，其中金属支柱高度Hm=3.2m；绝缘体的高度Ha=5.5m；金属支柱的绝缘半径为r=0.13m，绝缘体的半径为r1=0.2m。
设备模型沿Y轴平行排列，从y=3.5m到y=51m，Y轴正方向为开关场的出线端，Z轴正方向垂直向上。图7.30为计算得到电场分布图。图7.30(a)表明开关设备周围的电场强度较其他地方大一些，图7.30(b)为AB两相中间面的电场分布图，可以看出走廊中间的电场分布主要取决于设备上方的母线高度，与实际测量值的分布规律一致。
7.5干式空心电抗器工频磁场环境
近几十年来电网迅猛发展，输电半径、容量越来越大，电网工频电压升高严重，对于无并联电抗器的500kV线路电压水平一般在550kV以上，最高达到565kV。这不仅使输变电设备负担过重，更严重的是抬高了过电压水平，大批干式空心电抗器随着电网的发展投入了运行，对抑制电压过高起到了相当大的作用。
干式空心电抗器与传统的油浸式铁心电抗器相比，具有结构简单、重量轻、体积小、线性好、损耗低、维护方便等优点，因此得到了迅速发展和广泛应用。20世纪50年代以来，空心电抗器主要用做限流电抗器，当时大部分电气设备制造部门生产的电抗器都是由水泥铸件支撑的电缆绕组组成。
到20世纪60年代初期，由于新材料的使用和技术的革新，而使空心电抗器的结构型式大大改进，逐步形成了目前普遍采用的如图7.31所示的结构型式，图7.32是其包封纵向剖面图。
电抗器是一个典型的磁场场源。主要是对周围的二次设备和控制设备产生影响。如果安装不合适，会对电力设备的正常运行产生隐患。本节根据作者对500kV变电站的35kV电抗器组进行测量和仿真研究，对变电站内的各种布局的电抗器磁场环境进行介绍。
以500kV变电站的35kV电抗器组为例，三相布局如图7.33和图7.34所示。研究的典型电抗器组为品字形排列，型号为BKDCKL-15000/35，单相容量15000kvar，额定电压34500/3V，额定电流753A，实测时电流731A，电抗26.25。每个电抗器有包封11个，包封高度1860mm，两包封之间气道宽度为25mm，包封离地高度为3591mm。每两相电抗器的中心距为5.2m，每相电抗器中心到三相电抗器中心的距离为3m。设A相电抗器电流为IA=I0°，B相电流IB=I120°，C相电流IC=I-120°。一般认为三相电抗器运行时处于平衡状态。
图7.33品字形排列电抗器组图7.34品字形排列电抗器建模图研究中测量探头高度参照电力行业标准《高压架空送电线路、变电站工频电场和磁场测量方法》离地1.5m，本文中所有仿真和测量也取这个高度。为了减少变电站内其他设备产生的磁场对电抗器组测量结果的影响，仅选取该电抗器组左侧空旷地带测量，并以三相电抗器中心为坐标原点O，电抗器的高度方向为Z轴正方向，建立三维坐标系。测点沿x和y方向均以1m为测量间隔布置，y方向从0~-10m，x方向从-6~10m，共有187个测点，测点分布图与现场测量如图7.35所示，表7.7为测量结果。
7.5.1仿真与测量结果对比
应用有限元法对计及不计涡流影响的仿真，把仿真结果和测量结果的三维图用图7.36中曲面表示，点表示测量值，曲线表示仿真值，可以看出除个别点外，大部分测量值和曲面能够较好地重合。
为了进一步说明磁场分布情况，本文选取了两条直线上的磁场仿真和测试结果进行比较。一条经B相电抗器中心，沿x方向，y=0，x=-6~10m；另一条为变电站职工巡视的部分路线，沿y方向，x=6m，y=0~-10m，其结果如图7.37和图7.38所示。从图上可见，沿两个方向计及和不计涡流影响的磁场仿真和测试结果的变化趋势是一致的，但前者明显比后者更接近测量结果，说明包封中的涡流影响是明显的。当考虑涡流影响后，沿x方向仿真结果与测量结果的最大误差在10%以内，而沿y方向的最大误差接近20%。误差主要来源于仿真模型的简化、人为布点偏差及现场其他设备对磁场的贡献。通过仿真与测量结果的对比，说明计算机仿真和测量的结果是相符的。
图7.37y=0时测量数据与仿真结果对比图图7.38x=6时测量数据和仿真结果对比图1998年4月ICNIRP(国际非离子辐射防护委员会)正式提出了《限制时变电场、磁场和电磁场(300GHz以下)暴露的导则》。导则关于工频电磁场的基本限值规定如下。电场强度：一般民众为5kV/m，职业人员为10kV/m；磁场强度：一般民众为100T，职业人员为500T。
而我国环境保护行业标准推荐暂以4kV/m作为居民区工频电场评价标准，推荐应用国际辐射协会关于公众全天辐射时的工频限值0.1mT作为磁感应强度的评价标准。
由图7.36可知，在以三相电抗器中心为圆心，5m为半径的圆内区域，许多地方磁感应强度超过2mT，最大处接近5mT，因此，在这一区域应注意便携式设备的防磁保护，保证设备的安全性与可靠性，尤其是防磁性能差的精密电子与机械，变电站其他敏感电气设备也应尽量远离电抗器安放。由图7.36的计算结果可知，在半径为8m的圆外区域，磁感应强度低于500T，满足《限制时变电场、磁场和电磁场(300GHz以下)暴露的导则》中的职业暴露限值。
因此，工作人员巡视路线应设置在此范围以外，在此范围内，工作人员连续作业时间应尽可能缩短。在半径为12m的圆外区域，磁感应强度计算值低于100T，已满足公众暴露限值。
7.5.2不同排列下空心电抗器的磁场环境
三相电抗器组安装方式灵活，小容量电抗器可采用三相叠装或两相叠装一相单装的方式，对于容量较大的电抗器，则多采用品字形或一字形安装。本文所实测的BKDCKL-15000/35型电抗器，由于容量较大，生产厂家建议的安装方式为品字形排列或水平一字形排列，如图7.34(品字形)与图7.39(一字形)所示。为了了解两种排列方式下3个单相电抗器产生磁场的相互作用及电抗器组周围磁场的分布规律，对单相、三相品字排列、三相水平一字排列电抗器组分别仿真计算，对比它们周围的磁场分布情况。
为了解品字形排列A、B、C三相电抗器的相互作用，选取图7.34所示B相电抗器作为单相电抗器模型，其位置保持图7.34布置不变。B相电抗器和品字形电抗器组周围磁感应强度分布云图(单位：特斯拉T)分别如图7.40和图7.41所示。
