三相抗谐振电压互感器
电力系统中谐振过电压的产生与解决对策

・ 1 4 解决对策
朱建平 闰 峰 ( 鸡 东县 电业局 , 黑龙 江 鸡 东 1 5 8 2 0 0 )
摘 要 :在 日常的 电路 生产运作 中除 了家用电器外一些小细部用 电仪器常 因为 电磁感应产 生的振 动导致一起运作 时令或者损 坏的 问题 , 并且在一 些大型的发电 、 传输运作 、 电力供给等仪 器上也会 出现 此类问题 , 这种 问题被称为谐振 过电压 , 本 文将对此类 问题进 行 简 单 的介绍和提供几点有效 的解决 问题 的措施 。 关键词 : 谐振过 电压 ; 问题 ; 策略 在电流通过电路时会产生磁场,电与磁的相互转化在生产电力上 容) 3 C o中存储的电荷 , 对三相电压互感器高压绕组电感 L / 3 放 电, 相当 为我们提供了极大的助力 ,但是也是 由于这类问题我国电路工作中往 个直流源作用在带有铁芯的电感线圈上, 铁芯会深度饱和。 对于接地 往由于过电压问题产生很多巨大的经济损失甚至有些情况出现了人员 相来说 , 更是相当一个空载变压器突然合 闸, 叠加出更大 的暂态涌流。 伤亡 , 因此为 了解决过电压危害我 国电力专家总结 了很多方法 , 本文就 在高压绕组中J 性点安装电阻器 R o 后, 能够分担加在电压互感器两端的 针对于谐振过电压这一现象进行具体的介绍 ,并提供几点解决问题措 电压 , 从而能限制电压互感器中的电流 , 特别是 限制断续弧光接地时流 施 的意见 。 过电压互感器的高幅值 电流, 将高压绕组 中的涌流抑制在很小 的水平 , 1概 述 相当于改善电压互感器的伏安特l 生。 在电力系统中引起电网过电压的原因很多 ,其中谐振过 电压 出现 3 . 1 . 4电压互感器一次侧 中性点经零序 电压互感器接地 ,此类型接 相对频繁 , 其危害性较大 。 过电 压一旦发生, 往往会造成电气设备的损 线方式的的电压互感器称 为抗谐振电压互感器 ,这种措施在部分地区 坏、 烧毁, 甚至发生停电事故 。由于谐振过电压作用时间较长, 而且不能 有成功经验, 其原理是提高电压互感器的零序励磁特 陛, 从而提高电压 用避雷器限制 , 因此在选择保护措施方面有较大的困难。 谐振是 由铁 互感器的抗烧毁能力 , 已有很多厂家按此原理制造抗谐振电压互感器。 电感元件 , 如发电机、 变压器、 电压互感器、 电抗器 、 消弧线圈等和和系 但是应注意到 , 电压互感器中. f 生 点仍承受较高电压 , 且电压互感器在谐 统的电容元件 , 如输电线路 、 电容补偿器等形成共谐条件 , 激发持续的 振时虽可能不损坏, 但谐振依然存在。 铁磁{ 凿 振, 使系统产生谐振过电压。 3 . 1 . 5电压互感器二次侧开三角绕组接阻尼电阻,在三相电压互感 器一次侧中性 串接单相 电压互感器或在 电压互感器二次开 口三角处 2谐振产生的原 因及激发条件 力系统是—个复杂的电力网络 , 在这个复杂的电力网络中, 存在着 接人阻尼电阻 , 用 于消耗电源供给谐振的能量 , 能够抑制铁磁谐振过电 很多电感及电容元件 , 尤其在不接地系统中, 常常出现铁磁谐振现象 , 压, 其电阻值越小 , 越能抑制谐振的发生。 给设备的安全运行带来隐患 ,下面先从简单 的铁磁谐振电路 中进行分 3 . 1 . 6中. 点经消弧线 圈接地 , 中性点经消弧线圈接地有以下优点: 析。 瞬间单相接地故障可经消弧线圈动作消除, 保证系统不断电; 永久单相 接地故障时消弧线圈动作可维持系统运行一定时间,可以使运行部门 下列激发条件造成电压谐振 : ( 1 ) 电压互感器的突然投入; 有足够的时间启动备用电源或转移负荷 , 不至于造成被动; 系统单相接 ( 2 ) 线路发生单相接地; 地时消弧线圈动作可有效避免 电弧接地过电压 ,对全 网电力设备起保 护作用 ; 由于接地 电弧的时间缩短 , 使其危害受 到限制 , 因此也减少维 ( 3 ) 系统运行方式的突然改变或 电气设备的投切; 修工作量 ; 由于瞬时接地故障等可 由消弧线圈 自 动消除 , 因此减少 了 保 ( 4 ) 系统负荷发生较大的波动 ; 护错误动作的概率;系统 中 . 胜点经消弧线圈接地可有效抑制单相接地 ( 5 ) 电网频率的波动 ; ( 6 ) 负荷的不平衡变化等。 电流,因此可降低变电所和线路接地装置的要求 ,且可以减少人员伤 3常用的消谐方法及优缺点 亡, 对 电磁兼容性也有好处。 3 . 2中性点直接接地系统谐振消除方法及优缺点 3 . 1 中陛点不接地系统常见 的消谐措施 3 . 1 . 1 采用励磁特 性较好的电压互感器 3 . 2 . 1 尽量保证断路器三相同期 、 防止非全相运行。 目 前 ,在我单位新建变电 站电 压互感器选型时尽量采用采用励磁 3 . 2 . 2改用电容式 电压互感器( C V T ) , 从根本上消除了产生谐振的条 特f 生 较好的电压互感器。 电压互感器伏安特 l } 常好, 如每台电压互感 件 , 但是电容式电压互感器价格高 、 带负载能力差 、 且仍带有电感 , 二次 器起始饱和电压为 1 . 5 U e , 使电压互感器在一般的过电压下还不会进入 侧仍要采用消谐措施 。 增加对地电容 , 操作时让母线带上一段空线路或 饱和区, 从而不易构成参数匹配而出现谐振 。显然, 若电压互感器伏安 耦合 电容器。 3 . 2 . 3带空载线路可以很好地消谐 ,但有可能产生一个很大的冲击 特 陛非常好 ,电压互感器有可能在一般的过电压下还不会进入较深的 饱和区, 从而不易构成参数匹配而出现谐振。从某种意义上来说 , 这是 电流通过互感器线 圈, 对互感器不利 , 而耦合 电容器 十分昂贵 , 目前 尚 治本的措施 。 但电压互感器的励磁特性越好, 产生电压互 皆 振的电 无高压电容器。 3 . 2 . 4与高压绕组串接或并接一个阻尼绕组, 可消除基频谐振 , 在发 容参数范围就越小。 虽可降低谐振 发生的概率 , 但一旦发生 , 过 电压 、 过 生谐振的瞬间投A a t  ̄ , 阻尼电阻将会增加投切设备和复杂的控制机构。 电流更大。 3 . 1 . 2在母线上装设中性点接地的三相星形电容器组 ,增加对地电 3 . 2 - 5电容吸能消谐 , 对幅值较高的基频谐振比较有效 , 但对于幅值 容这种方法 , 当增大各相对地 电容, 可防止谐振。如果零序电容过大或 较低的分频谐振往往难以奏效 。 3 . 2 . 6 在开 口三角形回路中接入消谐装置,能 自动消除基频和分频 过小 , 就可以脱离谐振区域, 谐振就不会发生。 3 . 1 . 3 电流互感器高压侧中性点经电阻接地,由于系统中性点不接 谐振 , 需在压变开 口三角绕阻回路中 增加 1 根辅助边线 , 增大了投资。 3 . 2 . 7 采用光纤电压互感器, 可以有效地消除谐振 。 价格较高 , 但是 地, Y 0 接线的电磁式电压互感器的高压绕组 , 就成为系统三相对地的 容易受到腐蚀或者损坏 , 因此适应 I 生 比 较差。 唯—金属通道。系统单相接地有两个过渡过程, 一是接地时; 二是接地 其工作环境要求苛刻 ,
电压互感器铁磁谐振的发生原因及防范措施

电力系统中存在着许多储能元件,当系统进行操作或发生故障时,变压器、互感器等含铁芯元件的非线性电感元件与系统中电容串联可能引起铁磁谐振,对电力系统安全运行构成危害。
在中性点不接地的非直接接地系统中,铁磁式电压互感器引起的铁磁谐振过电压是常见的,是造成事故较多的一种内部过电压。
这种过电压轻则使电压互感器一次熔丝熔断,重则烧毁电压互感器,甚至炸毁瓷绝缘子及避雷器造成系统停运。
在一定的电源作用下会产生串联谐振现象,导致系统中出现严重的谐振过电压。
1、电压互感器引起铁磁谐振的发生原因分析在中性点不接地系统中,为了监视对地绝缘,母线上常接有Y接线的电磁式电压互感器,如图1所示,图中u0为电源电势,C为线路等设备的对地电容,L为电压互感器激磁电感,R0为中性点串联消谐电阻。
在正常运行状态下电压互感器励磁感抗很大,其数值范围在兆殴级以上且各相对称。
C数值视线路长短而定,线路愈长容抗愈小,即以1 km线路而言,其每相对地电容约0.004μF ,故其容抗小于1 MΩ,所以整个网络对地仍呈容性且基本对称,电网中性点的位移电压很小,接近地电位。
但电压互感器的励磁电感随通过的电流大小而变化,其U-I特性如图2所示。
由图2可见,曲线的起始一段接近直线,其电感相应地保持常数。
当激磁电流过大时,铁芯饱和,则L值随之大大降低。
正常运行时铁芯工作在直线范围,当系统中出现某些波动,如电压互感器突然合闸的巨大涌流、线路瞬间单相弧光接地等,使电压互感器发生三相不同程度的饱和,以至破坏了电网的对称,电网中性点就出现较高的位移电压,造成工频谐振或激发分频谐振。
2、铁磁谐振的特点对于铁磁谐振电路,在相同的电源电势作用下,回路可能不只有一种稳定的工作状态。
电路到底稳定在哪种工作状态,要看外界冲击引起的过渡过程的情况。
TV的非线性铁磁特性是产生铁磁谐振的根本原因,但铁磁元件的饱和效应本身,也限制了过电压的幅值。
此外回路损耗也使谐振过电压受到阻尼和限制。
电压互感器介绍

平衡绕组:平衡上下铁芯柱的磁势,保证正确的电压变换关系,即保证测量准确度
220kV串级式电压互感器
右图是220kV四级串级式电压互感器。上铁芯对地为额定电压的3/4,下铁芯对地为额定电压的1/4。绕组边缘线匝与铁芯之间为额定电压的1/4。二次绕组只与最下面一个铁芯柱耦合。 平衡绕组在同一铁芯的上下柱上,匝数相等,反极性连接。平衡上下铁芯柱的磁势 连耦绕组:两铁芯相邻的铁芯柱上,匝数相同,反极性连接。电压均匀分布,不影响准确级。
3.选择容量 电压互感器的型号和准确级确定以后,与此准确级对应的额定容量即已确定 可从本书附录四有关手册中查得 。 为了保证电压互感器的准确级,其二次侧所带负荷的实际容量不能超过额定容量。 计算电压互感器的二次负荷容量时,必须注意互感器的接线方式和二次负荷的连接方法,可查有关手册。
电容式电压互感器
电容式电压互感器 CVT 在国外已有四十多年的发展历史,在72.5~1000kV电力系统中得到普遍应用。国产CVT从1964年在西安电力电容器厂诞生以来,也积累了三十五年的制造和运行经验,现已进入成熟期。 电容式TV和GIS中电磁式TV两种类型可作为500kV电压互感器
电容式电压互感器的工作原理
油浸式电压互感器按结构分类
5 普通结构 单级式 和串级结构两种。3~35kV电压等级都制成普通结构,110kV及以上电压等级的电压互感器才制成串级结构。在我国,电压大于330kV只生产电容式。
JDZJ-10
JDQX-220
JDJ2-35
JZW-10
JSJW-10
JCC— 110
YDR-110
图 d 所示为一台三相五柱式 电压互感器接线。一次绕组接 成星形,且中性点接地。基本 二次绕组也接成星形,并且中性 点也接地。既可测量线电压.又 可测量相电压。
防谐振电压互感器原理说明

关于“4PT”防谐振措施的说明1 概述在35kV及以下电网中性点不接地系统中,作绝缘监视的电磁式电压互感器由于铁磁谐振导致破坏是一种普遍现象。
长期以来,电力系统为防止这种破坏研究并采取了很多措施,并在电力行业标准中(例如:DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》) 作了一些推荐性的规定。
上世纪80年代末期以来,大连电业局采用了在电压互感器高压侧中点经一个互感器接地的接线方式,消谐效果较为满意,后来很多地方也相继采用,此称“4PT”防谐措施。
该措施目前已经成为一种较为通行的方法,但也在不断完善。
以下就消谐原理和效果作简要说明。
2 “4PT”接线图“4PT”接线(基本的原理电路)如图1。
图1中A′N′,B′N′,C′N′是三个单相电压互感器,应是全绝缘但按相压设计的接地电压互感器,本身有一个二次绕组(未画出)和一个剩余电压绕组,N接地为一个独立的单相电压互感器,该互感器可以是全绝缘结构,也可以是半绝缘结构,一般有两个线圈,一个是二次绕组,一个是剩余电压绕组,剩余电压绕组有的是和普通的,即和接成星形的主PT一样,但原理上其额定电压应为100V。
3 消谐机理“4PT”接线的防谐机理,简单的从稳态分析,即当单相接地时,互感器中点对地有相电压产生,而主PT仍处于正序对称电压之下,互感器电感并不发生改变,在零序回路中仅有单相电压互感器一种磁化电感,从根本上破坏了铁磁谐振的条件。
3.1 稳态分析如图1,当系统在C相“D”点发生对地短路(死接地),主电压互感器电压不变,中点对地产生相电压,简单推导如下:在NCD╧N回路里,因∑U=0,可得U N╧=-U C(U C——为电源相电压,即U CN)在NBB′N′╧N回路里,因∑U=0,得U N╧=U N╧ =-U C这就是说,单相接地,互感器中点对地有相电压产生。
在DC′N′╧D回路里,因∑U=0,可得U C′N′ =-U N′╧=U C……⑴即接地相电压互感器仍为相电压,与U AN′和U BN′仍组成三相对称电压系统。
浅析电网谐振对电压互感器的影响

浅析电网谐振对电压互感器的影响电压互感器(PT)是一种将高电压转换成与其成比例的低电压的仪用互感器。
当电网发生谐振时,通过互感器一次侧中性点的三相基波电流之和不为零,三次谐波电流幅值增加。
电压互感器中性点上的综合电压造成电压互感器各相电压发生严重不平衡。
惯性元件构成不同振荡频率的振荡回路产生过电压,使互感器磁通密度过饱和,其感抗值迅速下降,若与系统的对地容抗形成匹配,将会引发出互感器自身谐振,使得一次侧电压与二次侧电压不成比例,增大互感器的测量误差甚至烧坏电压互感器。
标签:电网;谐振;电压互感器;接地电阻1 电压互感器概述电压互感器(PT)是一种特殊形式的变换器,其作用是将高电压转换成与其成比例的低电压以便于测量。
正常运行时,PT磁通密度接近饱和值。
由可知,一次侧电压越高,磁通密度越大。
当一次侧电压达到一定值时,PT磁通密度达到饱和状态。
如果一次侧电压继续增加,PT一次侧电压与二次侧电压将不成比例。
在电网正常运行情况下,PT一次侧三相线电压电压和二次侧三相线电压均对称且二次侧线电压[1]。
2电压互感器二次侧接线方式星形接线与三角形接线方式应用最为广泛。
该方式常用于母线测量三相电压及零序电压。
如图2-1 所示,星形接线的变比般为,对三角形接线,在大接地电流系保护系统中一般为,在小接地电流保护系统中为[2]。
对于PT二次侧的开口三角,因系统正常运行时无电压,所以。
二次侧输出的引线上不能安装空气开关或熔断器,否则空气开关跳闸或熔断器熔断时导致无法检测[2]。
图2-1 常见电压互感器接线方式当电网发生谐振时,三相电压出现不平衡,三相励磁感抗不相等。
中性点电压发生偏移,开口三角出现零序电压,.零序电压叠加在三角形接线二次侧三相电压上,出现二次侧三相电压不平衡现象。
3电压互感器伏安特性电压互感器有电磁式、电容式和电子式。
其中电磁式电压互感器绕组含有铁芯。
由于铁芯伏安特性是非线性的。
当PT一次侧绕组接入电压产生的磁通密度达到饱和时,绕组励磁电流波形为尖顶波。
浅谈如何选择35、10kV电力系统中电压互感器、电流互感器

浅谈如何选择35、10kV电力系统中电压互感器、电流互感器摘要:针对日益扩大的电力系统,研究选择电流互感器、电压互感器时各种相互矛盾的因素以及合理地选用电流互感器、电压互感器的原则,具有十分重要的意义。
关键词:电流互感器电压互感器选择随着电力系统网络的日益扩大,系统短路容量随之增大,电网上谐波普遍存在。
在35、10kV中压电网中电压互感器(PT)、电流互感器(CT)是电力系统中一次与二次的连接环节,他们的各项性能指标直接影响整个电力系统安全运行和二次自动化保护的正确动作。
由于电网中谐振现象的普遍存在,所以PT是电网运行中很容易出现故障的元件,选择时一定要谨慎;而某些35、10kV线路正常供电负荷又相对较小,造成选择CT时既要确保动热稳定要求以及线路短路时保护CT满足10%误差曲线要求,又要保证正常情况下表计测量的准确性,还要考虑结构紧凑、经济合理。
实际运行中曾出现过线路短路时CT饱和,保护拒动,因而影响系统安全;也出现过变比选择过大造成计量不准,影响企业效益和信誉。
因此在设计和选择PT、CT时必须综合考虑以上各因素。
首先谈谈变电站的实际应用情况。
35kV胡蚁变电站主变容量8000kVAR,电压等级35/10kV。
由于该变电站靠近西郊110kV变电站,10kV母线短路容量较大,因10kV出线负荷要为农村负荷,在一年内不同季节变化较大,正常时负荷比较小,农忙季节负荷又很大。
10kV出线负荷情况见表1。
建站时10kV开关站采用的是河南思达公司生产的预装式开关站,其CT变比为两条线路100/5,两条线路150/5;PT为普通型JDZJ-10一组,采用RN1-10/0.5熔断器保护。
在一年的实际运行中,出现了如下问题:1.计量上出现35kV侧与10kV侧有误差现象;2.PT及保护熔断器各烧坏一只。
经过分析认为原因如下:10kV侧负荷长时间小于CT负荷的50%,造成计量出现偏差;当地电网中谐振比较大,而PT又没有采取抗谐振措施,熔断器的反应时间过长造成的。
电压互感器烧毁原因分析及消除措施

电压互感器烧毁原因分析及消除措施摘要:由于近些年国家对电网资金的投入,再加上临颍局近些年的技改资金的投入,临颍电网结构有了很大的变化,使得整个网络变得更加复杂、灵活、坚强。
以前电网中少有发生的铁磁谐振现象,现在却时有发生,由于谐振时会产生过电压,给电网安全造成了极大的威胁,如不采取有效的消除措施,可能会造成设备损坏,尤其是电压互感器,甚至还会诱发产生更为严重的电力系统事故,我局近段发生的几次PT 烧毁现象就与铁磁谐振密切相关。
关键词:铁磁谐振消谐方法1 铁磁谐振产生原因中性点不接地系统中,正常运行时,三相基本平衡,中性点的位移电压很小。
但在某些切换操作如断路器合闸或接地故障消失后,由于三相互感器在扰动后电感饱和程度不一样而形成对地电阻不平衡,它与线路对地电容形成谐振回路,可能激发起铁磁谐振过电压。
2 铁磁谐振的现象铁磁谐振分基波谐振、分次谐振、高次谐振。
基波谐振是一相对地电压降低,另两相对地电压升高超过线电压,或两相电压降低、一相电压升高超过线电压、有接地信号发出;分次谐波是三相对地电压同时升高、低频变动;高次谐振是三相对地电压同时升高超过线电压。
其现象为线电压升高、表计摆动,电压互感器开口三角形电压超过100V。
3 铁磁谐振对电力系统安全运行的影响(1)中性点不接地系统中,随着中低压电网的扩大,出线回路数增多、线路增长,电缆线路的逐渐增多,中低压电网对地电容电流亦大幅度增加,单相接地时接地电弧不能自动熄灭必然产生电弧过电压,一般为3~5倍相电压甚至更高,致使电网中绝缘薄弱的地方放电击穿。
(2)在发生谐振时,电压互感器一次励磁电流急剧增大,使高压熔丝熔断。
如果电流尚未达到熔丝的熔断值,但超过了电压互感器额定电流,长时间处于过电流状况下运行,必然造成电压互感器烧损。
(3)谐振发生后电路由原来的感性状态转变为容性状态,电流基波相位发生180°反转,发生相位反倾现象,从而使小容量的异步电动机发生反转现象。
电磁式电压互感器铁磁谐振的原理及其消除措施

电磁式电压互感器铁磁谐振的原理及其消除措施白瑞雪,高红杰,李亚峰(西安供电局,陕西西安,710032)摘要:电磁式电压互感器的铁磁谐振是非有效接地系统中常见的一种现象。
HAROLD A.PETERSON建立了铁磁谐振的经典研究模型。
本文阐述了谐振产生的机理,应用PETERSON铁磁谐振经典模型对电压互感器的各种防铁磁谐振措施的原理和其优缺点进行了分析,并对指出在设计中应注意的问题。
关键词铁磁谐振;消谐措施;消谐器;设计;Principle of Electromagnetism Type V oltage Transformer’s Ferro-resonance and VariousTreatments to Eliminate Ferro-resonanceBAI Ruixue, GAO Hongjie, LI Yafeng(Xi’an Power supply Bureau, Xi’an 710032, China)Abstract:E lectromagnetism Type V oltage Transformer’s ferro-resonance is common in non-effective earthing system. HAROLD A. PETERSON builds the classic model for researching ferro-resonance. This paper discusses the mechanism of resonance, and by using HAROLD’ model, analyses the merit and the fault of the various treatments of eliminating ferro-resonance, points out the key factors in design of eliminating ferro-resonance.Key words: Ferro-resonance; Treatments to eliminate ferro-resonance;Resonance eliminator; Design0引言在电力系统中引起电网过电压的原因很多,其中谐振过电压出现频繁,其危害性较大。
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三相抗谐振电压互感器JSZK1-10,JSZK2-10,JSZK2-10F
为改进型抗铁磁谐振三相电压互感器,提高了抗谐振防烧毁的能力,同时提高了计量精度,降低铁损。
产品为半浇注式,体积小,气候适应性强,抗分频、工频谐振,不会过励烧毁。
互感器采用芯式结构,使用优质冷轧硅钢片叠装成方型,
2、额定绝缘水平:12/42/75kV;
3、当系统发生单相接地时,可长期无损伤地承受系统单相接地时产生的高电压;
4、由于产品中性点采取消谐措施,安装时中性点直接接地;
使用条件:
(1)海拔高度不超过1000米;
(2)周围气温最大变化不超过-5℃~+40℃;
(3)相对湿度不大于80%的地方;
(4)安装环境中无腐蚀性的气体、蒸气或沉降物;
(5)无导电尘埃(炭末、金属末等)的地方;
(6)不可能发生火灾和危险的地方;
(7)无强烈的震动或撞击的地方;
三相抗谐振电压互感器JSZK1-10,JSZK2-10,JSZK2-10F
为三相五柱式电压互感器之后,为消除因电力系统不同程度接地后而导致互感器发生铁磁谐振大量烧毁而设计的抗铁磁谐振的改进型产品,适用于交流
50Hz、额定电压10kV户外装置的电力系统中作电压、电能测量及继电保护用.
本型电压互感器为改进型抗铁磁谐振三相电压互感器,提高了抗谐振防烧毁的能力,同时提高了计量精度,降低铁损。
产品采用三相三柱铁芯,零序回路采用独立铁芯。
一次绕组为非全绝缘(故只能做感应耐压试验),一、二次绕组均用环氧树脂浇注绝缘,套装在铁芯柱上,组成三相一体结构,吊装在钢桶中。
接线原
1、本型互感器能在120%额定电压下长期工作;
2、额定绝缘水平:12/42/75kV;
3、当系统发生单相接地时,可长期无损伤地承受系统单相接地时产生的高电压;
4、由于产品中性点采取消谐措施,安装时中性点直接接地;
使用条件:
(1)、户外装置;
(2)、环境温度:-30℃~+40℃;
(3)、海拔高度不超过1000米;
(4)、不可能发生火灾和危险的地方;
(5)、无强烈的震动或撞击的地方;。