變電站電磁干擾因素分析與處理方法淺談

1、變電站電磁干擾因素分析與處理方法淺談    變電站電磁干擾因素分析與處理方法     吳濱（麗水電業(yè)局，浙江麗水323000）     摘要：變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)抗電磁干擾是一項(xiàng)提高變電站安全、可靠穩(wěn)定運(yùn)行水平，降低運(yùn)行維護(hù)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益及提供高質(zhì)量電能服務(wù)的重要手段。介紹了電磁干擾的幾種主要因素，并提出了解決電磁干擾的有效措施。      關(guān)鍵詞：變電站；綜合自動(dòng)化系統(tǒng)；電磁干擾；措施    0引言&

2、#160;   我國自動(dòng)化技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高科技正在快速發(fā)展，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)取代或更新傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)是我國電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的抗電磁干擾也是廣大電力工作者面臨的新課題。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有功能強(qiáng)、自動(dòng)化水平高、占地面積小、減輕工作人員操作及監(jiān)視的工作量、縮短維修周期及可實(shí)現(xiàn)無人值班等優(yōu)越性。但是，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)子系統(tǒng)都為低電平的弱電系統(tǒng)，其工作環(huán)境是在電磁干擾極其嚴(yán)重的強(qiáng)電場所中，必須采取一系列必要的防御措施，才能保證該系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。    1電磁干擾的危害  

3、;  （1）電磁干擾信號(hào)可以導(dǎo)致測量儀器儀表的準(zhǔn)確率降低，使測量結(jié)果偏離實(shí)際值，輕則影響設(shè)備的檢測、監(jiān)視，重則影響安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益（如電功電度表計(jì)量）。    （2）干擾信號(hào)可能導(dǎo)致開關(guān)電路翻轉(zhuǎn)，使數(shù)字電路中誤傳數(shù)據(jù)或地址，造成邏輯紊亂、程序錯(cuò)誤或數(shù)據(jù)丟失，嚴(yán)重時(shí)引起保護(hù)延時(shí)、誤動(dòng)、拒動(dòng)等。    （3）較強(qiáng)的電磁干擾信號(hào)可能造成電力電子設(shè)備性能降低、元器件的損壞等。    2變電站內(nèi)電磁干擾的來源、傳輸途徑和信號(hào)模式2.1電磁干擾的來源復(fù)雜和惡劣的工作環(huán)境是產(chǎn)生電磁干擾的源頭。目前，電力系統(tǒng)

4、的電磁干擾源有外部干擾和內(nèi)部干擾2個(gè)方面：外部干擾包括了設(shè)備操作過電壓、焊接作業(yè)的電火花、雷電、短路故障、電暈放電、高電壓大容量開關(guān)設(shè)備、高頻載波、無線對(duì)講設(shè)備、高頻電波等輻射干擾源以及電力通信所產(chǎn)生的電磁干擾、靜電放電等；內(nèi)部干擾是電氣設(shè)備本身產(chǎn)生的干擾。如系統(tǒng)電壓波動(dòng)、系統(tǒng)多點(diǎn)接地而產(chǎn)生的地網(wǎng)電位差、變電站繼電保護(hù)電源濾波不好或者浮充電供電品質(zhì)差、寄生振蕩和尖鋒信號(hào)等引起的干擾。    2.2電磁干擾的傳輸途徑和信號(hào)模式由于電磁干擾傳輸途徑的不同，又可將其分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾2大類：傳導(dǎo)干擾是通過金屬導(dǎo)體及電感、電容、變壓器或電抗器等的傳導(dǎo)。這種傳導(dǎo)方式的特

5、點(diǎn)是，載體在傳導(dǎo)電磁干擾信號(hào)的同時(shí)也消耗了干擾源的能量；輻射干擾是以電磁波的形式進(jìn)行傳播的。這種傳導(dǎo)方式的特點(diǎn)是，干擾源對(duì)外輻射能量，具有一定的方向性，并且輻射的能量隨著距離的增加而逐漸減弱。這2種傳播途徑會(huì)相互轉(zhuǎn)換。    電磁干擾信號(hào)按其出現(xiàn)的方式，可分成2種模式：差模干擾和共模干擾。以串聯(lián)的方式出現(xiàn)在信號(hào)源回路之中的干擾信號(hào)稱為差模干擾，主要是由于設(shè)備布局、布線不合理，長線傳輸?shù)幕ジ?、分布電容的相互干擾以及工頻干擾等。干擾信號(hào)與測量信號(hào)疊加起來使測量裝置大幅偏離實(shí)際值的差模干擾，這種干擾需要重點(diǎn)防范；而共模干擾則是引起回路對(duì)地電位發(fā)生變化的干擾，共模干擾可為

6、直流，也可為交流，它是造成微機(jī)保護(hù)裝置工作不正常的重要原因。    3變電站內(nèi)的電磁兼容    變電站內(nèi)電磁兼容（EMC）的意義是：電氣、電子設(shè)備或系統(tǒng)能夠在規(guī)定的電磁環(huán)境下不因電磁干擾而降低工作性能，它們本身所發(fā)射的電磁能量不影響其他設(shè)備的正常工作，從而達(dá)到互不干擾，在共同的電磁環(huán)境下執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)。電磁兼容包括干擾（設(shè)備和系統(tǒng)抗電磁干擾的能力）和電磁發(fā)射控制（設(shè)備和系統(tǒng)發(fā)射的電磁能量控制）2方面。解決其電磁兼容的途徑，主要應(yīng)從提高電磁干擾的能力入手。    4變電站抗電磁干擾的方法 

7、   干擾對(duì)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在線運(yùn)行的影響是嚴(yán)重的，若不采取有效措施，將產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。電磁干擾3要素是：干擾源、傳播途徑和電磁敏感設(shè)備，針對(duì)電磁干擾的3要素，現(xiàn)提出3種消除或抑制電磁干擾的措施。    4.1隔離措施    變電站的微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、微機(jī)保護(hù)裝置以及其他自動(dòng)化裝置所采集的模擬量，大多數(shù)來自一次系統(tǒng)的電壓互感器和電流互感器。它們均處于強(qiáng)電回路中，不能直接輸入到綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。這種模擬量分為2種：一種是交流電壓和電流，它們可以同靜態(tài)繼電器一樣，通過小變壓（流）器隔離，并在原、副線圈間裝屏蔽層接地殼；另

8、一種是直流電量，可以采用光電隔離或者通過逆變一整流環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)交流隔離，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)開關(guān)量的輸入，主要是繼路器、隔離開關(guān)的輔助觸點(diǎn)信號(hào)等。開關(guān)量的輸出，多數(shù)都是跳閘出口、中央信號(hào)等觸點(diǎn)輸出。雖然繼電器本身已有隔離作用，但最好在繼電器驅(qū)動(dòng)電源與微機(jī)電源之間不要有電的聯(lián)系，以防止線圈電感回路切換產(chǎn)生干擾影響微機(jī)工作。因此要采用光耦合隔離，不僅可使電器控制和測量的開關(guān)信號(hào)在電器上完全隔離，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地電位的隔離，對(duì)抑制共模干擾較為有效。    4.2屏蔽措施    屏蔽就是以金屬隔離的原理來控制電磁干擾，由一個(gè)區(qū)域向另一個(gè)區(qū)域感應(yīng)和輻

9、射傳播的方法。    （1）電場屏蔽：使用良導(dǎo)體制成的良好的接地網(wǎng)絡(luò)以保證零電位，阻止屏蔽設(shè)備外的電場進(jìn)入屏蔽體內(nèi)部。    （2）磁場屏蔽：在低頻段要采用導(dǎo)磁材料較好的硅鋼等金屬作為屏蔽體，使干擾磁場的磁力線沿磁阻較小的屏蔽層通過，以減少干擾磁場穿入屏蔽體內(nèi)。在高頻段采用上述2種屏蔽方式，利用屏蔽體阻止高頻電磁場在空間的傳播；利用金屬導(dǎo)體對(duì)電磁波的反射衰減和吸收衰減。如采用帶有鎧裝鉛包屏蔽的控制電纜，其屏蔽層在結(jié)線場和控制室兩端可靠良好接地，可以有效地削減地電位升高對(duì)儀器儀表和繼電保護(hù)裝置的干擾；對(duì)于信號(hào)電纜，不要以為是低壓設(shè)備而忽

10、視其絕緣狀態(tài)，應(yīng)盡可能避開電力電纜，盡量增大與電力電纜的距離，并盡可能減少平行布設(shè)長度；保護(hù)用電纜的敷設(shè)路徑應(yīng)盡可能離開高壓母線及高頻暫態(tài)電流的入地點(diǎn)，如避雷器和避雷針的接地點(diǎn)，以及并聯(lián)電容器、電容式電壓互感器、結(jié)合電容及電容式套管等設(shè)備；禁止用電纜芯線兩端接地作為抗干擾措施。    4.3接地    變電站中一次系統(tǒng)接地是以防雷和保證安全（系統(tǒng)中點(diǎn)接地）為目的。但它對(duì)二次回路的電磁兼容有重要的影響。如果接地合適，可以減少站內(nèi)的高頻瞬變電壓幅值，特別是減少電網(wǎng)中各點(diǎn)的瞬變電位差，減低了電網(wǎng)中的瞬變電位升高。這對(duì)二次設(shè)備的電磁兼容很有好

11、處。例如：避雷針、避雷器的接地點(diǎn)應(yīng)采用2根以上的接地線和加密接地網(wǎng)絡(luò)；設(shè)備接地線要接于地網(wǎng)導(dǎo)體交叉處等。    二次系統(tǒng)的接地，從電磁兼容的角度來說，應(yīng)該做到：多個(gè)電路共用接地線時(shí)，其阻抗應(yīng)盡量減少；由多個(gè)電子器件組成的系統(tǒng)，各電子器件的工作接地應(yīng)連在一起，通過一點(diǎn)與安全接地網(wǎng)相連；工作接地網(wǎng)點(diǎn)的電位盡量保持一致。    4.4微機(jī)電源的抗干擾    微機(jī)電源回路是電磁干擾傳入設(shè)備和傳出設(shè)備的主要途徑。    通過電源回路，電網(wǎng)上的干擾可以傳入設(shè)備，影響設(shè)備正常工作。

12、0;   同樣，設(shè)備上的干擾也可以通過電源回路傳到電網(wǎng)上，對(duì)電網(wǎng)上其他設(shè)備造成干擾。所以，針對(duì)微機(jī)電源的抗干擾，實(shí)踐中采取以下措施都是很有效的。    （1）在設(shè)備電源的輸入側(cè)安裝低通濾波器，可容許設(shè)備工作頻率（50 Hz、60 Hz、401 2 下一頁    0 Hz）通過，并可以濾去交流電源輸入的較高頻率干擾和高次諧波。    （2）在電源的輸入側(cè)安裝隔離變壓器，由隔離變壓器的輸出端直接向微機(jī)供電。    （3）通過UPS電源向微機(jī)系統(tǒng)供電，可有效地抑制電網(wǎng)低頻正常狀態(tài)下的干擾。