淺談電力通信電磁兼容問(wèn)題

潘遠(yuǎn)濟(jì)

摘 要：電力通信中會(huì)用到各類(lèi)電力設(shè)備，設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生電磁，為了保證電力網(wǎng)的正常運(yùn)行，就必須解決電磁兼容問(wèn)題，使所有設(shè)備都能和諧工作。文章將介紹電磁干擾和電磁兼容的概念，呈現(xiàn)電力通信系統(tǒng)的主要電磁干擾源，介紹減少這些干擾的方法，并為電力通信中解決電磁兼容問(wèn)題提供措施建議。

關(guān)鍵詞：電力通信；電磁兼容；干擾源

1 電力通信的含義

電力通信是為確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行而產(chǎn)生的一種通信通絡(luò)，主要運(yùn)用電力線路來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)和媒體信號(hào)的傳輸。電力通信技術(shù)需要將載有信息的高頻加載到電流上，然后運(yùn)用電線傳輸接受信息的適配器將高頻分離出來(lái)，將其傳送到計(jì)算機(jī)上，完成信息傳遞。電力通信系統(tǒng)與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)共同為電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供服務(wù)。電力通信作為電力系統(tǒng)當(dāng)中的重要基礎(chǔ)設(shè)施，在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)化、電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化及管理現(xiàn)代化中發(fā)揮著獨(dú)特作用。

2 電力通信系統(tǒng)的主要干擾源

2.1 高壓輸電線路

高壓輸電線路是電力通信系統(tǒng)的主要干擾源，其干擾的形式包括以下幾種：首先是火花放電，這主要是線路上各金屬部件出現(xiàn)接觸不良或是部分絕緣遭到破壞導(dǎo)致的，火花放電的頻譜范圍廣，其幅度遠(yuǎn)大于其他形式的干擾；第二是電暈放電，當(dāng)線路的電位梯度較大時(shí)，隨著氣壓、濕度的改變，就會(huì)產(chǎn)生高頻噪聲，形成電暈放電，頻譜低于30MHz；第三是地電流，地電流產(chǎn)生的條件為三相系統(tǒng)不平衡或是發(fā)生電力通信網(wǎng)事故，假如對(duì)地電流的處理措施適當(dāng)，相應(yīng)的地電位就會(huì)上升，不僅會(huì)使電磁干擾大幅增加，還可能造成設(shè)備損壞；第四是工頻磁場(chǎng)，其與導(dǎo)線載流量有密不可分的關(guān)系，但距離越大，工頻磁場(chǎng)帶來(lái)的電磁干擾就越少。

2.2 電力電子系統(tǒng)

在電力通信網(wǎng)絡(luò)中，電力電子系統(tǒng)的應(yīng)用面很廣，很多高頻化或是大電流的系統(tǒng)都要用到電力電子系統(tǒng)，比如變頻調(diào)整系統(tǒng)、交直流變換系統(tǒng)以及開(kāi)關(guān)電源裝置等等。這些應(yīng)用雖然可以極大地滿足電力通信的相關(guān)需求，但其帶來(lái)的電磁干擾也是不容忽視的。

2.3 大功率整流用戶

電力通信需要向各類(lèi)產(chǎn)業(yè)供電，其中很多產(chǎn)業(yè)的運(yùn)作需要用到的功率很大，比如電解產(chǎn)業(yè)、冶煉產(chǎn)業(yè)等等。這部分整流用戶會(huì)給電力通信網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)較大壓力，整流的運(yùn)作會(huì)導(dǎo)致高頻諧波的產(chǎn)生，對(duì)通信線路和弱點(diǎn)設(shè)備來(lái)說(shuō)，都是極大的干擾。

2.4 通信設(shè)備及自動(dòng)控制系統(tǒng)

變電站的運(yùn)行離不開(kāi)計(jì)算機(jī)通信設(shè)備與技術(shù)，如通信自動(dòng)化、繼電保護(hù)等都在電力通信當(dāng)中得到了很好的應(yīng)用。但這些通信設(shè)備和自動(dòng)控制系統(tǒng)不僅會(huì)在電磁環(huán)境中受到干擾，其自身也是作為干擾源而存在的，會(huì)產(chǎn)生較大的電磁干擾，對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行造成不良影響。

3 減少電磁干擾的方法

3.1 接地

接地這種處理方式不僅能夠有效減少電磁干擾，降低電磁波，也可以保證電力通信網(wǎng)的安全。接地的具體方法就是將設(shè)備和大地連接起來(lái)，將電磁干擾導(dǎo)入地下。接地之后可在外殼與零電位之間建立低阻抗，有效保護(hù)人身安全，還可以防止靜電電荷不斷累積，形成過(guò)多干擾。各類(lèi)電路都要通過(guò)地線形成一條回路，接地正確能夠使地線上的電流正常運(yùn)行，因互相影響而產(chǎn)生的電磁干擾也可隨之減少。

3.2 屏蔽

屏蔽就是在屏蔽材料的輔助下減少電磁在空間傳輸時(shí)形成的干擾的一種方法。通過(guò)屏蔽措施的運(yùn)用能夠大大削弱干擾的能量，對(duì)于電力通信的正常運(yùn)轉(zhuǎn)有很大幫助。屏蔽效果如何與頻率、屏蔽體、磁導(dǎo)率、干擾源的距離等都有著密不可分的關(guān)系。在對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行屏蔽時(shí)，要考慮到材料的厚度與特性，實(shí)踐證明，鐵磁的屏蔽效果最佳。

3.3 濾波

要在頻域上解決電磁兼容問(wèn)題，可以考慮濾波這種方式，濾波的主要功效在于能夠?qū)鲗?dǎo)電磁干擾進(jìn)行抑制。電磁騷擾抑制濾波器和信號(hào)選擇濾波器是主要的兩種濾波器，前者濾波的方式為僅容有用的信號(hào)通過(guò)，將過(guò)高或過(guò)低的信號(hào)一律排除在外。后者的工作方式就是將需要的頻率信號(hào)選擇出來(lái)，完成濾波。

4 解決電力通信電磁兼容問(wèn)題的措施

4.1 選擇正確的設(shè)備接地方式

運(yùn)用恰當(dāng)?shù)耐ㄐ旁O(shè)備接地方式能夠有效減少干擾，實(shí)現(xiàn)電磁兼容。接地方式有以下幾種可供選擇：首先是單點(diǎn)接地，其處理方法就是將設(shè)備的電磁匯集于同一母線上，用接地引線連接地網(wǎng)，這種接地方式能夠保證電位穩(wěn)定，消除電位差帶來(lái)的干擾；第二是多點(diǎn)接地，即將接地點(diǎn)接到與之最近的地網(wǎng)導(dǎo)體上，這種接地方法的優(yōu)勢(shì)在于使接地引線上的高頻駐波大大減少，但電位差及地線回路又會(huì)導(dǎo)致環(huán)流產(chǎn)生，形成電磁干擾；第三種是共用接地，通過(guò)將電力通信系統(tǒng)接地與接地網(wǎng)的聯(lián)接來(lái)完成接地；第四為分開(kāi)接地，就是將電力通信設(shè)備的接地外聯(lián)到專(zhuān)門(mén)的接地網(wǎng)上，使強(qiáng)電接地和弱點(diǎn)接地分割開(kāi)來(lái)，以此來(lái)抵制電導(dǎo)耦合的干擾。

4.2 做好聯(lián)接線的抗干擾防護(hù)

聯(lián)接線是通信系統(tǒng)當(dāng)中的重要組成，很多電磁干擾會(huì)聚集于聯(lián)接線上，通過(guò)聯(lián)接線傳至設(shè)備內(nèi)部之后，會(huì)對(duì)電力通信的正常運(yùn)行帶來(lái)干擾，并造成設(shè)備損壞，因而做好聯(lián)接線的抗干擾防護(hù)是十分必要的。在進(jìn)行防護(hù)時(shí)要關(guān)注以下幾點(diǎn)：第一，要選用雙絞線電纜，這種電纜能夠通過(guò)線對(duì)絞合來(lái)減少導(dǎo)線間的電磁干擾，同時(shí)電磁感應(yīng)和靜電耦合也會(huì)隨之降低，對(duì)電磁兼容的實(shí)現(xiàn)有很大貢獻(xiàn)；第二，電纜內(nèi)部的信號(hào)需從一根芯線電感耦合到另一根芯線上，為了減少這個(gè)過(guò)程中的干擾，需要將不同的電路導(dǎo)線放置于不同的通信電纜中；第三，部分電纜網(wǎng)存在于地下，而地面下的電纜溝有接地導(dǎo)線，可以形成天然屏蔽，因而聯(lián)接線的安置應(yīng)盡量走線于電纜溝之內(nèi)；第四，當(dāng)以上措施欠缺實(shí)施條件或效果不明顯時(shí)，可以將隔離設(shè)備運(yùn)用起來(lái)。

4.3 運(yùn)用正確的抑制方法與器件

濾波在電力通信電磁兼容中應(yīng)用的主要方法就是使用正確的抑制方法與器件。為了獲得良好的抗干擾效果，需要對(duì)電力通信的線路進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理，在三相電力系統(tǒng)中，將一相當(dāng)做干擾敏感設(shè)備的供電電源，二相則作為外部設(shè)備的供電電源，三相則是輔助設(shè)備的供電電源。這樣一來(lái)，設(shè)備間的干擾就會(huì)大大降低，輔助解決電磁兼容問(wèn)題。另外，在器件選擇上以瞬變干擾抑制器件為最佳，如固體放電管、氣體放電管、硅瞬變吸收二極管等等。運(yùn)用正確的抑制方法與器件能夠使濾波這種減少電磁干擾的方式發(fā)揮出最大作用，解決電磁兼容問(wèn)題。

4.4 運(yùn)用恰當(dāng)?shù)钠帘渭夹g(shù)

屏蔽在實(shí)現(xiàn)電磁兼容方面的效果較為理想，在具體運(yùn)用時(shí)要選擇科學(xué)、恰當(dāng)?shù)钠帘渭夹g(shù)。首先，要將屏蔽的效能指標(biāo)明確下來(lái)，并做好分配工作。通常情況下，在同一環(huán)境中的設(shè)備之間要保持低于30dB的電平差，假如電平差超過(guò)70dB，那么僅靠屏蔽很難實(shí)現(xiàn)電磁兼容，需要進(jìn)行相應(yīng)的方案調(diào)整。因而30-60dB是較為常用的屏蔽設(shè)計(jì)值。其次，要保證屏蔽體擁有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，減少不必要的縫隙，所開(kāi)的通風(fēng)孔也盡量以圓形孔為準(zhǔn)。第三，不能出現(xiàn)穿過(guò)屏蔽體的導(dǎo)體，如果有從屏蔽體中穿出的電纜，那么屏蔽效能就會(huì)出現(xiàn)明顯的惡化。在恰當(dāng)?shù)钠帘渭夹g(shù)支持下，電力通信系統(tǒng)中的電磁兼容問(wèn)題將得到很好的解決。

5 結(jié)束語(yǔ)

電力通信的正常運(yùn)行離不開(kāi)各個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，作為系統(tǒng)穩(wěn)定的保證，電磁兼容問(wèn)題是不容忽視的。電力通信系統(tǒng)的干擾源眾多，必須采取措施來(lái)對(duì)各類(lèi)干擾進(jìn)行控制，在減少電磁干擾的同時(shí)，解決電磁兼容問(wèn)題。只有在良好的電磁兼容環(huán)境之下，電力通信系統(tǒng)才能穩(wěn)定地供電，為社會(huì)提供服務(wù)。

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