變電所二次系統(tǒng)電磁兼容抗擾度指標(biāo)分析

阿不都熱依木　伊儉

摘要：變電所二次系統(tǒng)會(huì)受到電磁環(huán)境的影響，鑒于此種情況，對(duì)變電所二次系統(tǒng)的電磁抗擾度測(cè)試就顯得相當(dāng)重要。結(jié)合系統(tǒng)所在的環(huán)境及相關(guān)的因素對(duì)電磁環(huán)境進(jìn)行相關(guān)方面的測(cè)量，通常情況下環(huán)境參數(shù)的測(cè)量包括了工頻電場(chǎng)、穩(wěn)定持續(xù)磁場(chǎng)、操作瞬態(tài)電場(chǎng)及磁場(chǎng)、雷電、短路等方面。文章對(duì)變電所二次系統(tǒng)電磁兼容抗擾度指標(biāo)分析進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：變電所；二次系統(tǒng)；電磁兼容；抗擾度指標(biāo)；電磁環(huán)境；環(huán)境參數(shù) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM723 文章編號(hào)：1009-2374（2017）04-0138-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.04.070

隨著智能化的發(fā)展，電子設(shè)備逐漸替代了工作人員的部分工作，比如對(duì)于設(shè)備運(yùn)行情況監(jiān)控，這一類設(shè)施已經(jīng)是變電所工作系統(tǒng)的一部分。自動(dòng)化水平提升主要依靠的是各種弱電設(shè)備對(duì)相關(guān)方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集及分析。就變電所的環(huán)境而言，屬于強(qiáng)磁環(huán)境。二次電力系統(tǒng)由于受電磁干擾從而造成系統(tǒng)的失誤，任何一個(gè)錯(cuò)誤的指令都有可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電力系統(tǒng)出現(xiàn)巨大的問題，因此針對(duì)二次系統(tǒng)的影響因素要采取相應(yīng)的措施以保證整體電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

1 二次系統(tǒng)及其發(fā)展

二次系統(tǒng)是指由二次設(shè)備及二次回路構(gòu)成的系統(tǒng)，為電力系統(tǒng)的安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、電力的可靠供給提供了重要的保障。二次系統(tǒng)的構(gòu)成比較復(fù)雜，主要包括二次電路、信號(hào)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、同步系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)、直流系統(tǒng)等。就二次系統(tǒng)的發(fā)展來看經(jīng)歷了四個(gè)階段，首先是就地分散控制，也可以稱之為一對(duì)一的控制，適用的對(duì)象主要是小型的變電所；其次是集中控制，主要是通過中央控制室的設(shè)立，對(duì)所內(nèi)的所有設(shè)備進(jìn)行集中控制，在節(jié)省材料的同時(shí)運(yùn)行的安全性也所提高；再次是單元控制。該方法是將單元控制室與網(wǎng)絡(luò)控制室結(jié)合在一起。采用該方式對(duì)工作人員的工作條件有一定的改善作用；最后是綜合控制，以計(jì)算機(jī)為核心，完成監(jiān)察、保護(hù)、測(cè)量、調(diào)節(jié)、分析、計(jì)劃、決策等工作，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行效果的最優(yōu)，體現(xiàn)了較高的自動(dòng)化水平，是發(fā)展的主要趨勢(shì)。

2 變電所的電磁環(huán)境的相應(yīng)的參數(shù)

變電所的電磁環(huán)境可以分為兩個(gè)方面，分別是瞬態(tài)電磁環(huán)境、工頻電磁環(huán)境。不同的電磁環(huán)境在進(jìn)行相應(yīng)的操作的時(shí)候產(chǎn)生的磁場(chǎng)是不同的。對(duì)于后者而言，在操作的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生瞬變電場(chǎng)和磁場(chǎng)，具體的操作包括開關(guān)操作以及雷擊變電所附近所產(chǎn)生的脈沖磁場(chǎng)。對(duì)于一次回路及二次回路而言，二者存在一定的電磁聯(lián)系。處在瞬變電磁環(huán)境時(shí)，作用于二次系統(tǒng)的時(shí)候可以是電磁脈沖的形式，并且作用的方式是直接作用。另外，可以經(jīng)過不同的耦合途徑轉(zhuǎn)入到二次回中并對(duì)二次系統(tǒng)的環(huán)境造成一定的影響，比如暫態(tài)的騷擾。工頻短路的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁干擾與高的地電位升。

通過對(duì)不同情況下的電磁環(huán)境的分析，可以看出短時(shí)磁場(chǎng)及雷擊時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)影響最大，操作瞬時(shí)磁場(chǎng)的影響次之。為了有效地應(yīng)對(duì)及抑制相應(yīng)的變化對(duì)二次系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，二次系統(tǒng)應(yīng)該采取一定的保護(hù)及屏蔽

措施。

3 二次系統(tǒng)的端口劃分

端口是指外部電磁環(huán)境與特定設(shè)備之間的特定界面接口，不管通過什么樣的方式輻射及傳導(dǎo)電磁騷擾，最終都是作用在設(shè)備內(nèi)部的。由此可以看出，設(shè)備的端口與設(shè)備抗干擾之間有著直接的聯(lián)系。電磁干擾作用于設(shè)備主要有兩種途徑：一種是傳導(dǎo)耦合；另一種則是輻射耦合，與之相對(duì)應(yīng)的設(shè)備端口可以分為外殼端口以及電纜端口兩種。從作用的對(duì)象來看，前者為物理邊界，作用在于防止、削弱外部的電磁場(chǎng)透過邊界對(duì)設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生作用。另外，可以防止設(shè)備內(nèi)部的電磁場(chǎng)通過此邊界傳播到外部。承受區(qū)域電磁環(huán)境的主要是設(shè)備的外殼，并且是直接承受的方式。電纜端口則是指設(shè)備之間相聯(lián)接的電源線路及接口，包括了信號(hào)端口、接地端口、電源端口。

對(duì)于電源端口而言，包括了直流電源與交流電源的輸入，為其他的設(shè)備供電電源輸出。直流電源帶來的電磁干擾主要有兩方面：首先是變電所區(qū)域內(nèi)的電磁環(huán)境耦合；其次是來自電池整流器操作。交流電源產(chǎn)生的電磁騷擾來源相對(duì)的要多一點(diǎn)，除了在區(qū)域內(nèi)電磁環(huán)境的耦合外，電容負(fù)荷、開關(guān)操作、大涌流負(fù)荷、大型電感等操作者會(huì)在端口連接的纜線上產(chǎn)生傳導(dǎo)騷擾，并且強(qiáng)度也比較大。

二次電纜的安裝位置可以是多變的，比如建筑物的內(nèi)部及外部相關(guān)的連接電纜，某些設(shè)備如高壓設(shè)備，電信連接的線纜，除此之外還有受保護(hù)連接電纜。不同的設(shè)備產(chǎn)生并導(dǎo)入的端口的電磁強(qiáng)是不一樣的。不同端口的空間電磁環(huán)境與相聯(lián)的電纜位置有著密切的聯(lián)系，二者之間呈現(xiàn)一定的相關(guān)性。比如聯(lián)接信號(hào)端口的電纜，在變電所區(qū)域內(nèi)可能與開關(guān)裝置存在耦合。總體上來講，信號(hào)端口與二次電纜的安裝位置有著相關(guān)關(guān)系。功能端口與其他端口的區(qū)別在于與地連接，通常是與地網(wǎng)連接?？赡軙?huì)存在接地故障并且伴有大電流流過。

4 二次設(shè)備安裝的位置

設(shè)備的不同位置受到的干擾的強(qiáng)度也是不同的，依據(jù)受到干擾的程度可以劃分為三個(gè)區(qū)域，即強(qiáng)電磁區(qū)、被保護(hù)區(qū)、變電所外圍區(qū)域。

就強(qiáng)電磁區(qū)域而言，具體的區(qū)域有繼保室、開關(guān)場(chǎng)地、控制室等。在沒有任何的屏蔽及保護(hù)措施的作用下，受到的電磁作用也是最強(qiáng)的。對(duì)于該區(qū)域的設(shè)備的防護(hù)工作而言，要依據(jù)環(huán)境的情況進(jìn)行相應(yīng)的抗干擾實(shí)驗(yàn)。對(duì)于被保護(hù)區(qū)域而言，區(qū)域可能是已經(jīng)采取了一定的防護(hù)措施，也可能是受到的電磁干擾較弱。對(duì)于該區(qū)域的抗干擾實(shí)驗(yàn)，可以按照常規(guī)的設(shè)備試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行。在該區(qū)域也可能會(huì)受到傳導(dǎo)電磁的影響，因此該區(qū)域的抗干擾要求也應(yīng)該和高強(qiáng)度區(qū)域一樣從電磁環(huán)境的具體的特征來進(jìn)行考慮。變電所的外圍區(qū)域，該區(qū)域由于沒有過多的設(shè)施，因此受到的電磁干擾的強(qiáng)度較弱，電磁環(huán)境也不是特別復(fù)雜。對(duì)于該區(qū)域的相關(guān)實(shí)驗(yàn)可以以常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行，但不排除受到傳導(dǎo)電磁干擾的可能性，因此對(duì)于抗傳導(dǎo)干擾也要從現(xiàn)場(chǎng)的具體情況來考慮。變電所的電磁環(huán)境可以分為兩個(gè)部分：首先是空間電磁環(huán)境；其次是傳導(dǎo)電磁環(huán)境。對(duì)于強(qiáng)電磁場(chǎng)而言，可能存在并又同時(shí)受到這兩種電磁環(huán)境的影響。而對(duì)于保護(hù)區(qū)及變電所外圍的區(qū)域而言，則沒有受到空間電磁環(huán)境的影響。從距離方面進(jìn)行考慮，距離變電所越遠(yuǎn)，瞬態(tài)電磁干擾的作用就會(huì)相應(yīng)衰減，并且與距離成正比，甚至可以忽略不計(jì)，但是此時(shí)要考慮到工頻傳導(dǎo)帶來的影響。

由于不同的設(shè)備之間要有線路進(jìn)行連接，線路包括了監(jiān)測(cè)、通信、測(cè)量，經(jīng)過不同區(qū)域的二次電纜會(huì)受到相應(yīng)的電磁作用。對(duì)于線纜經(jīng)過的區(qū)域可以做如下的劃分，即高壓設(shè)備連線，斷路器，電壓、流互感器。還可以有開關(guān)連線、電信連線、建筑物內(nèi)的線路和受保護(hù)的連線。

5 抗干擾要求

對(duì)于抗干擾要求可以從兩個(gè)方面來考慮：首先，是一般情況下的抗干擾，也可以理解為通常的抗干擾要求。二次系統(tǒng)的抗干擾能力對(duì)于設(shè)備的正常運(yùn)行有著重要的作用，所謂抗干擾是指電磁干擾存在的情況下，設(shè)備在運(yùn)行過程中其自身的功能不受影響的能力。設(shè)備的抗干擾能力與變電所內(nèi)的設(shè)備安裝位置有著密切的聯(lián)系，不同類型的設(shè)備對(duì)于抗干擾的能力的要求不同。為有效地應(yīng)對(duì)電磁干擾對(duì)設(shè)備產(chǎn)生的影響，在進(jìn)行相應(yīng)的防護(hù)工作前要進(jìn)行兼容測(cè)試，對(duì)于變電所內(nèi)設(shè)備保證在不同的電磁環(huán)境下都能夠達(dá)到相應(yīng)的要求。這些電磁場(chǎng)包括了輻射電磁場(chǎng)、脈沖群干擾、承受靜電放電、浪涌沖擊等；其次，還有電能質(zhì)量抗干擾能力測(cè)試，方式具體有電壓暫降、短時(shí)中斷、電壓變化等。

除了一般性的實(shí)驗(yàn)，還要進(jìn)行某些較為特殊的實(shí)驗(yàn)，比如短時(shí)磁場(chǎng)、阻尼振蕩磁場(chǎng)、振蕩波實(shí)驗(yàn)、阻尼振蕩波實(shí)驗(yàn)等。

6 抑制措施

抗干擾性能與設(shè)備的接地性能有一定的聯(lián)系，通常來說二者之間是呈正比的。常用的接地主要有三種，分別是用于電磁兼容屏蔽、信號(hào)參考點(diǎn)、電氣安全。在具體的操作方層面，通常是將接地線引出后接地?？紤]到電磁干擾的復(fù)雜性，應(yīng)用更為廣泛的是等電位接地網(wǎng)，相關(guān)設(shè)備可以就近連接電網(wǎng)，對(duì)于電流環(huán)路導(dǎo)致的共阻抗耦合效果明顯。

其他的方式還有電磁屏蔽，該方式是利用屏蔽體，將電波耦合的途徑切斷，對(duì)不同區(qū)域的電磁場(chǎng)進(jìn)行抑制。電源濾波器的特點(diǎn)在于低頻通、高頻阻的特點(diǎn)。其原因在于供電線路存在不同的分路，干擾信號(hào)容易經(jīng)過線路對(duì)二次系統(tǒng)造成一定的影響，需要采取一定的隔離措施。對(duì)于抗干擾設(shè)備的選擇要注意類型，同時(shí)將設(shè)備安裝在電源進(jìn)線前端。

光電隔離或者也可以利用相應(yīng)的軟件。采用軟件抗干擾的原理是利用軟件編程對(duì)干擾采取一定的措施，從而來保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。采用該種方法的優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)計(jì)靈活、節(jié)約資源、操作簡(jiǎn)單，在應(yīng)用方面已經(jīng)較為

廣泛。

7 結(jié)語

本文對(duì)變電所的電磁環(huán)境及相關(guān)的因素進(jìn)行了說明。由于變電所的自身環(huán)境的復(fù)雜性，受到的干擾相對(duì)較多。對(duì)于干擾因素的影響，可以從切斷耦合路徑方面考慮，也可以從源頭上消除，還可以讓影響減弱。在具體操作中要依據(jù)實(shí)際情況靈活地進(jìn)行選擇，并且在工作中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以保證電力系統(tǒng)的平穩(wěn)正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 王成舜.變電所二次系統(tǒng)電磁兼容抗擾度指標(biāo)分析

[J].科學(xué)中國人，2014，（23）.

[2] 趙軍，陳維江，張建功.智能變電站二次設(shè)備對(duì)開關(guān)瞬態(tài)的電磁兼容抗擾度要求分析[J].高電壓技術(shù)，2015，（5）.

[3] 肖勇堯.關(guān)于變電所的電磁防護(hù)研究[J].科技與企業(yè)，2013，（10）.

作者簡(jiǎn)介：阿不都熱依木（1977-），男（維吾爾族），新疆莎車人，供職于獨(dú)山子石化公司供水供電公司變電站；伊儉（1983-），男，遼寧沈陽人，供職于獨(dú)山子石化公司供水供電公司變電站。

（責(zé)任編輯：小 燕）