發(fā)電廠升壓站二次系統(tǒng)電磁干擾及防護(hù)技術(shù)研究_圖文

1、國(guó)內(nèi)圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：學(xué)校代碼：國(guó)際圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：密級(jí)：公開(kāi)專業(yè)碩士學(xué)位論文發(fā)電廠升壓站二次系統(tǒng)電磁干擾及防護(hù)技術(shù)研究碩士研究生：任建峰導(dǎo)師：崔翔教授企業(yè)導(dǎo)師：張玉萍高工申請(qǐng)學(xué)位：工程碩士專業(yè)領(lǐng)域：電氣工程所在學(xué)院：電氣與電子工程學(xué)院答辯日期：年月授予學(xué)位單位：華北電力大學(xué) 刪洲眥吣：（）：粵：，： 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：此處所提交的碩士學(xué)位論文發(fā)電廠升壓站二次系統(tǒng)電磁干擾及防護(hù)技術(shù)研究，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，在華北電力大學(xué)攻讀碩士學(xué)位期間獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。據(jù)本人所知，論文中除已注明部分外不包含他人已發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。對(duì)本文的研究工作做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，

2、均已在文中以明確方式注明。本聲明的法律結(jié)果將完全由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：化期期：加竹華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文使用授權(quán)書(shū)發(fā)電廠升壓站二次系統(tǒng)電磁干擾及防護(hù)技術(shù)研究系本人在華北電力大學(xué)攻讀工碩學(xué)位期間在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成的工碩學(xué)位論文。本論文的研究成果歸華北電力大學(xué)所有，本論文的研究?jī)?nèi)容不得以其它單位的名義發(fā)表。本人完全了解華北電力大學(xué)關(guān)于保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)部門(mén)送交論文的復(fù)印件和電子版本，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)華北電力大學(xué)，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文，可以公布論文的全部或部分內(nèi)容。本學(xué)位論文屬于（請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“一）：保密口，在不保密年解密

3、后適用本授權(quán)書(shū)作者簽名：雇逸啤日期：沙年月日期：口年月日導(dǎo)師簽名： 華北電力火學(xué)碩：學(xué)位論文摘要隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，電網(wǎng)容量不斷增大，電壓等級(jí)也隨之提高，以計(jì)算機(jī)、微電子技術(shù)為基礎(chǔ)的自動(dòng)化設(shè)備趨于集成化、智能化以及功能一體化，這使電力系統(tǒng)中的電磁兼容性問(wèn)題更加突出。本文全面地論述了電子設(shè)備的電磁兼容問(wèn)題，比較詳細(xì)地分析了干擾源、干擾的傳播途徑。并介紹了有效抑制和防止干擾的各種措施及其原理。文章從電磁兼容性設(shè)計(jì)的特點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合電磁兼容性設(shè)計(jì)的內(nèi)容，對(duì)干擾源的抑制，屏蔽、濾波、接地、設(shè)計(jì)、搭接、布局與線纜的方法和注意事項(xiàng)進(jìn)行闡述。按規(guī)定的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)是預(yù)防出現(xiàn)電磁干擾的一個(gè)基本要求

4、。電磁環(huán)境是千變?nèi)f化的，要真正達(dá)到經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上的電磁兼容，保證一、二次設(shè)備運(yùn)行的可靠性，必須根據(jù)具體情況，靈活運(yùn)用各的電磁兼容技術(shù)措施。包括屏蔽措施、減少?gòu)?qiáng)電回路的感應(yīng)耦合、接地和減少共阻抗耦合、隔離措施、濾波、計(jì)算機(jī)供電電源的抗干擾措施等。針對(duì)目前典型布置的升壓站二次系統(tǒng)，即繼電保護(hù)及控制設(shè)備“下放一，對(duì)升壓站電磁干擾進(jìn)行分析，對(duì)“下放的二次系統(tǒng)抗干擾措施進(jìn)行研究。并在某發(fā)電廠升壓站的保護(hù)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用了上述成果，該發(fā)電廠升壓站運(yùn)行一年來(lái)未發(fā)生電磁干擾問(wèn)題，表明上述抗電磁干擾措施的有效性。種技術(shù)和措施。筆者根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況，并吸收兄弟單位的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)幾種常用關(guān)鍵詞：升壓站，二次系統(tǒng)，

5、電磁兼容，防護(hù)技術(shù)華北電力大學(xué)碩十學(xué)位論文，托什竹，”竹，；，：目錄摘要第章引言電磁兼容的起源與發(fā)展電磁干擾三要素電磁干擾源耦合途徑敏感設(shè)備火力發(fā)電廠升壓站現(xiàn)狀本文的工作第章升壓站的電磁環(huán)境分析升壓站電磁干擾源分析高壓電升壓站電磁干擾強(qiáng)度分析開(kāi)關(guān)操作雷電沖擊高壓母線單相接地故障高壓線路產(chǎn)生的工頻電磁場(chǎng)霹其它干擾源第章抗電磁干擾的主要措施屏蔽措施減少?gòu)?qiáng)電回路的感應(yīng)耦合接地和減少共阻抗耦合綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的地線種類(lèi)微機(jī)電源接地（）和數(shù)字接地的處理數(shù)字地和模擬地的處理隔離措施模擬量的隔離一開(kāi)關(guān)量輸入、輸出的隔離其他隔離措施濾波計(jì)算機(jī)供電電源的抗干擾措施采用隔離變壓器隔離采用電源濾波器采用不間斷電源采用

6、氧化鋅壓敏電阻第章對(duì)保護(hù)控制設(shè)備抗干擾能力試驗(yàn)及評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)抗擾度試驗(yàn)抗擾度試驗(yàn)等級(jí)靜電放電抗擾度試驗(yàn)輻射場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)快速瞬為電脈沖群抗擾度試驗(yàn)沖擊（浪涌）抗擾度試驗(yàn)華北電力人學(xué)碩學(xué)位論文對(duì)射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)干擾的抗擾度試驗(yàn)工頻磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)脈沖磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)阻尼振蕩磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)電壓暫降、短時(shí)中斷的電壓變化抗擾度試驗(yàn)振蕩波抗擾度試驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)第章保護(hù)控制設(shè)備下放的基本考慮屏蔽的基本理論遠(yuǎn)場(chǎng)、近場(chǎng)、波阻抗及集膚深度金屬板材的反射、吸收和屏蔽效能金屬網(wǎng)的屏蔽效能實(shí)際屏蔽體的屏蔽效能屏蔽材料的選擇材料特性屏蔽材料分析、選擇：屏蔽效能的估算鍍鋅鋼板的屏蔽效能金屬網(wǎng)的屏蔽效能保護(hù)小室整體屏蔽效能的評(píng)估

7、其他問(wèn)題電源濾波器以及進(jìn)出信號(hào)電纜的處理保護(hù)小室的接地門(mén)窗第章發(fā)電廠升壓站抗干擾技術(shù)運(yùn)用實(shí)例風(fēng)凌渡發(fā)電廠概況電廠建設(shè)規(guī)模升壓站平面布置升壓站的抗干擾措施隔離和屏蔽保護(hù)小室的屏蔽層等電位網(wǎng)的布置微機(jī)電源的抗干擾保護(hù)裝置抗干擾能力小結(jié)及應(yīng)用情況小結(jié)應(yīng)用情況第章結(jié)論與展望結(jié)論展望參考文獻(xiàn)攻讀工程碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果致謝作者簡(jiǎn)介華北電力大學(xué)碩學(xué)位論文第章引言隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，社會(huì)的物質(zhì)財(cái)富及精神財(cái)富日益豐富多彩，人們的生活條件更加便利，但另一方面卻導(dǎo)致社會(huì)均衡遭到破壞，出現(xiàn)了許多副作用。在電工領(lǐng)域這一情況也毫不例外，隨著電工技術(shù)的飛速發(fā)展，陸續(xù)出現(xiàn)很多危害影響，例如，微波及超高壓輸電線的

8、日益擴(kuò)展，將對(duì)人類(lèi)及動(dòng)植物生態(tài)發(fā)生嚴(yán)重的影響；又如電氣和電子設(shè)備的種類(lèi)、數(shù)量的增加以及電能消耗量的加大，不必要的電磁能量也隨之加大，由此將伴隨產(chǎn)生大系統(tǒng)的誤動(dòng)作等。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、微機(jī)保護(hù)以及系統(tǒng)通信技術(shù)構(gòu)成了變電站的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有運(yùn)行可靠、占地面積少、設(shè)計(jì)、運(yùn)行、維護(hù)簡(jiǎn)單等突出優(yōu)點(diǎn)。但大量電氣、電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，形成了復(fù)雜的電磁環(huán)境。電磁干擾（）和電磁敏感度（）已成為綜合自動(dòng)化變電站設(shè)計(jì)過(guò)程中必須考慮的問(wèn)題。如何使變電站內(nèi)的電氣設(shè)備既不受外來(lái)干擾影響，也不對(duì)所處環(huán)境和其他設(shè)備造成干擾，維持共存的電磁環(huán)境、相互兼容，均能正常工作，是電廠、電站設(shè)計(jì)必須解決的課題。為了保證電氣設(shè)備在

9、復(fù)雜的電磁環(huán)境中能夠正常工作，同時(shí)減少自身對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的電磁污染，許多國(guó)家都頒布了電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際電工委員會(huì)（）設(shè)立的國(guó)際無(wú)線電干擾特委會(huì)（）于世紀(jì)年代制定了系列電子、電氣設(shè)備的電磁干擾限制標(biāo)準(zhǔn)。年代后，我國(guó)參照標(biāo)準(zhǔn)制定了若干相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。而今，抗電磁干擾和防護(hù)設(shè)計(jì)已成為變電站設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。就發(fā)電廠而言，出于運(yùn)行方式靈活的需要，許多發(fā)電廠在廠內(nèi)設(shè)置主要由高壓配電裝置、高壓母線、變壓器、傳輸線等組成的升壓站，其相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)控制、保護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)等設(shè)備構(gòu)成了升壓站二次系統(tǒng)。升壓站工頻電磁場(chǎng)、開(kāi)關(guān)操作、雷擊、接地等瞬態(tài)電磁過(guò)程會(huì)對(duì)二次系統(tǒng)造成較大的電磁干擾，影響敏感設(shè)備的正常工作。筆者結(jié)合多年發(fā)電廠電氣

10、設(shè)計(jì)工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)升壓站電磁干擾問(wèn)題及其防護(hù)技術(shù)進(jìn)行研究分析。電磁兼容的起源與發(fā)展電磁兼容的英文名稱為，簡(jiǎn)稱。是從過(guò)去的“電磁干擾發(fā)展起來(lái)的，而對(duì)電磁干擾的研究工作可上溯到世紀(jì)。到上世紀(jì)年代后，各工業(yè)國(guó)家都日益重視電磁干擾的研究，成立了許多相關(guān)的國(guó)際組織。美國(guó)自年開(kāi)始，頒布了一系列電磁兼容方面的設(shè)計(jì)規(guī)范，并不斷地加以充實(shí)和完善，使得電磁兼容技術(shù)進(jìn)入新的階段。上世紀(jì)年代以來(lái)，華北電力大學(xué)碩十學(xué)位論文現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)向高頻、高速、高靈敏度、高安裝密度、高集成度、高可靠性方向發(fā)展，其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，滲透到社會(huì)的每一個(gè)角落，使得獲得空前的大發(fā)展。各國(guó)都注重教育和培訓(xùn)及學(xué)術(shù)交流，以年為例，就舉辦了次國(guó)際性的

11、一流學(xué)術(shù)交流會(huì)和培訓(xùn)班，涉及東道國(guó)有美國(guó)、德國(guó)、日本、瑞士波蘭、西班牙、意大利、英國(guó)、澳大利亞、以色列等國(guó)家。研究的熱點(diǎn)已涉及許多方面，如計(jì)算機(jī)安全；電信設(shè)備電磁兼容；無(wú)線設(shè)備、工業(yè)控制設(shè)備；各種線纜的輻射和控制；超高壓輸電線及交流電氣設(shè)備的電磁影響；接地系統(tǒng)，屏蔽系統(tǒng)等。我國(guó)工作開(kāi)展較晚，但在此領(lǐng)域的研究探索和實(shí)際應(yīng)用也取得了較豐碩的成果。自九十年代以來(lái)，我國(guó)廣大工程技術(shù)人員不斷探索，使新理論新技術(shù)在領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，如“預(yù)測(cè)中法的一種建模技術(shù)對(duì)飛機(jī)的相關(guān)電磁特性進(jìn)行了分析預(yù)測(cè)，“人體電磁效應(yīng)計(jì)算的數(shù)據(jù)疊接技術(shù)在的基礎(chǔ)上采用數(shù)據(jù)疊接技術(shù)分段計(jì)算了人體電磁效應(yīng)的比吸收率，“與經(jīng)典方法之比較把

12、流體力學(xué)領(lǐng)域的微分變換與結(jié)合起來(lái)處理任意開(kāi)關(guān)目標(biāo)的電磁散射過(guò)程。還有大量的文獻(xiàn)研究了無(wú)耗均勻傳輸線的系統(tǒng)特性、場(chǎng)對(duì)雙絞線的電磁耦合研究、屏蔽理論和應(yīng)用研究以及電纜間的串?dāng)_研究等。我國(guó)在領(lǐng)域的其它方面，也有大量的成果涌現(xiàn)。如測(cè)試場(chǎng)地對(duì)測(cè)試精度的影響引起了普遍重視，電磁危害的分析研究不斷深入，電磁干擾抑制技術(shù)不斷取得新進(jìn)展，新工藝新材料新方法層出不窮，等等。與國(guó)際發(fā)展相比，我國(guó)在工作的深度、廣度以及研究試驗(yàn)工作的技術(shù)裝備方面，還存在一定的差距。電磁兼容工作滲透到每一個(gè)電氣電子系統(tǒng)及設(shè)備中，只有通過(guò)總體設(shè)計(jì)部門(mén)管理協(xié)調(diào)，才能解決電磁兼容性問(wèn)題。我們?cè)陂L(zhǎng)期工作中組織管理沒(méi)有投入足夠的人力物力做深入的研

13、究，這些經(jīng)驗(yàn)往往不能很好的積累、提高和推廣，形成不了設(shè)計(jì)規(guī)范，導(dǎo)致目前國(guó)內(nèi)發(fā)電廠及變電站二次系統(tǒng)受干擾問(wèn)題一直沒(méi)能得到實(shí)質(zhì)性地解決。電磁干擾三要素由電磁干擾源發(fā)射的電磁能量，經(jīng)過(guò)耦合途徑傳輸?shù)矫舾性O(shè)備，稱為電磁形成電磁干擾必須具備三個(gè)基本要素。干擾效應(yīng)。廣義來(lái)講，凡是不希望的（非預(yù)期的）電磁能量都可以稱為電磁干擾。華北電力大學(xué)碩？學(xué)位論文電磁干擾源任何形式的自然或電能裝置所發(fā)射的電磁能量，能使共享同一環(huán)境的人或其他生物受到傷害，或使其他設(shè)備、分設(shè)備或系統(tǒng)發(fā)生電磁危害，導(dǎo)致性能降級(jí)或失效，即稱之為電磁干擾源（）。用數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述就是，大的地方就是干擾源。電磁干擾是人們?cè)缇桶l(fā)現(xiàn)的電磁現(xiàn)象。一些電器、

14、電子設(shè)備工作時(shí)所產(chǎn)生的電磁波，容易對(duì)周?chē)钠渌姎狻㈦娮釉O(shè)備形成電磁干擾，引發(fā)故障或者影響信號(hào)的傳輸。另外，過(guò)度的電磁干擾會(huì)形成電磁污染，危害人們的身體健康，破壞生態(tài)平衡。電磁污染的來(lái)源包括雷電（包括核爆等強(qiáng)電磁脈沖）、靜電及所有電氣的動(dòng)作（包括正常及非正常的）過(guò)程。如衛(wèi)星通信、飛機(jī)航行的智能化、通信無(wú)線塔、超高壓輸電線路、工廠自動(dòng)化生產(chǎn)線、電氣牽引饋電系統(tǒng)的諧波、大型醫(yī)療設(shè)備、物理儀器、家用儀器、電動(dòng)工具、移動(dòng)電話、遙控儀表、集成模塊、印刷電路板等，凡有電磁現(xiàn)象存在的地方都有電磁干擾問(wèn)題。絕緣物體的相對(duì)摩擦也會(huì)產(chǎn)生可怕的靜電效應(yīng)。例如，高速飛行器與大氣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)、合成材料的纏繞、流體（石油、

15、天然氣等）的高速傳輸、化纖織物與人體的摩擦等，由于靜電積聚的隱蔽性和釋放過(guò)程的突發(fā)性，造成的危害程度不亞于諧波和強(qiáng)電磁脈沖。”耦合途徑缸傳輸電磁干擾的通路或媒介稱為耦合途徑（），典型的是通過(guò)導(dǎo)線的傳導(dǎo)和空間輻射。如電源線、地線、周?chē)臻g等。按照電磁場(chǎng)理論，分析電磁現(xiàn)象時(shí)主要考慮時(shí)變特性和介質(zhì)這兩個(gè)因素。在低頻時(shí)通常認(rèn)為介電參數(shù)為常量，電磁耦合效應(yīng)被忽略：對(duì)于中高頻，介質(zhì)參數(shù)與頻率和空間尺寸有關(guān)，電磁耦合不能忽略；而在微波頻段，介質(zhì)參數(shù)除了與本身電磁特性有關(guān)外，還與空間尺寸和幾何結(jié)構(gòu)有關(guān)，電磁耦合更是占據(jù)了主導(dǎo)地位。研究電磁干擾的傳輸方式，對(duì)制定抗干擾的措施，消除或抑制干擾具有重要的意義。電磁干

16、擾的傳輸方式大體分為空間傳播的電磁輻射（）耦合方式與電路傳輸?shù)膫鲗?dǎo)（）方式。電磁輻射干擾是指通過(guò)電磁源空間傳播到敏感設(shè)備的干擾。例如，輸電線路電暈產(chǎn)生的無(wú)線電干擾或電視干擾即屬于輻射型干擾。電磁輻射干擾近場(chǎng)表現(xiàn)為靜電感應(yīng)與電磁感應(yīng)導(dǎo)致的干擾，遠(yuǎn)場(chǎng)則為通過(guò)輻射電磁波造成的干擾。任一載流導(dǎo)體周?chē)籍a(chǎn)生感應(yīng)電磁場(chǎng)并向外輻射一定強(qiáng)度的電磁波，相當(dāng)于一段發(fā)射天華北電力大學(xué)碩十學(xué)位論文線，處于電磁場(chǎng)中的任一導(dǎo)體則相當(dāng)一段接收天線，會(huì)感生一定電勢(shì)，導(dǎo)體的這種天線效應(yīng)是導(dǎo)致電子、電氣設(shè)備相互產(chǎn)生電磁輻射干擾的根本原因。高壓架空輸電線及變配電裝置，由于開(kāi)關(guān)或?qū)Ь€聯(lián)接接觸不良處的火花放電、金具或?qū)Ь€電暈放電或變壓

17、器漏磁等原因，可能產(chǎn)生的電磁輻射干擾。當(dāng)離干擾源一定距離處的電子設(shè)備接收的干擾信號(hào)強(qiáng)度超過(guò)其防護(hù)率時(shí)，將無(wú)法正常工作。傳導(dǎo)干擾是經(jīng)導(dǎo)線、金屬管道、公共接地阻抗等導(dǎo)電路徑傳播的干擾。只要有連接便可能傳導(dǎo)電磁干擾。干擾信號(hào)可通過(guò)電源回路、負(fù)載回路、信號(hào)回路及任何引入（出）建筑物的金屬管線傳入（出）電子、電氣設(shè)備，使之受到干擾或干擾網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備。工程實(shí)踐表明，影響最大的是電源回路傳導(dǎo)的干擾，其中最易導(dǎo)致電子設(shè)備故障停運(yùn)或運(yùn)行錯(cuò)亂的是脈寬小于的干擾脈沖與瞬變?cè)肼?，以及持續(xù)時(shí)問(wèn)大于的持續(xù)噪聲。產(chǎn)生干擾脈沖與瞬變?cè)肼暤闹饕蛴须娏ω?fù)載通斷、電容器投入、熔斷器熔斷、繼電器類(lèi)感性負(fù)載切斷、雷電等等，多為

18、不規(guī)則的正、負(fù)脈沖或振蕩脈沖，其尖峰電壓可達(dá)一，電流可達(dá)，以斷開(kāi)感性負(fù)載情況最嚴(yán)重。持續(xù)噪聲主要有：持續(xù)欠電壓與過(guò)電壓、電壓缺口（多為短路或過(guò)載時(shí)斷路器動(dòng)作引起的以上的停電）、大容量異步電機(jī)啟動(dòng)或雷電引起的擾動(dòng)，等等。：敏感設(shè)備敏感設(shè)備（）是指當(dāng)受到干擾源發(fā)射的電磁能量作用時(shí)，會(huì)受到傷害的人或其他生物，以及會(huì)發(fā)生電磁危害導(dǎo)致性能降級(jí)或失效的器件、設(shè)備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)。如：、變換器，單片機(jī)，數(shù)字、弱信號(hào)放大器等。值得注意的是，許多器件、設(shè)備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)往往既是電磁干擾源又是敏感設(shè)備?；鹆Πl(fā)電廠升壓站現(xiàn)狀火力發(fā)電廠的工作環(huán)境十分惡劣，對(duì)電子設(shè)備產(chǎn)生干擾的源頭較多，各種高電壓、大電流、大電感的設(shè)備周

19、圍都存在很強(qiáng)的電磁場(chǎng)，并且經(jīng)常發(fā)生變化，這些電磁場(chǎng)通過(guò)多種方式進(jìn)入到電子設(shè)備中，影響電子設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，甚至直接影響設(shè)備的安全。隨著我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展，發(fā)電廠升壓站的技術(shù)也日臻完善。大型發(fā)電廠的升壓站規(guī)模比較大，將保護(hù)和控制設(shè)備下放到開(kāi)關(guān)場(chǎng)中，可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化安裝、運(yùn)行和維護(hù)工作量，提高系統(tǒng)精度。同時(shí)可以節(jié)省大量的電纜，降低工程造價(jià)，目前采用保護(hù)下放已是變電站發(fā)展的一種趨勢(shì)。但是，制約這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵問(wèn)題是如何抵御升壓站瞬態(tài)的電磁環(huán)境對(duì)開(kāi)關(guān)場(chǎng)內(nèi)繼電器室的華北電力大學(xué)碩：學(xué)位論文保護(hù)設(shè)備的輻射和傳導(dǎo)電磁干擾。因?yàn)楦邏弘姎庠O(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的開(kāi)關(guān)操作，短路故障等產(chǎn)生的暫態(tài)過(guò)程、雷電沖擊、靜電放電等都

20、是一些電磁干擾源，它們會(huì)干擾十分敏感的自動(dòng)控制設(shè)備、繼電保護(hù)和通信設(shè)備等的正常工作。本文的工作發(fā)電廠升電站是復(fù)雜電磁環(huán)境的典型代表。升壓站中各種電磁干擾源如：電場(chǎng)、磁場(chǎng)、雷電和操作沖擊及各種放電現(xiàn)象，構(gòu)成了升壓站復(fù)雜而惡劣的電磁環(huán)境。越是電壓高、容量大的升壓站，越是需要應(yīng)用更加先進(jìn)的二次設(shè)備來(lái)對(duì)一次系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控。同時(shí)，又由于一次系統(tǒng)電壓高、容量大，所產(chǎn)生的電磁干擾現(xiàn)象也更嚴(yán)重，對(duì)二次回路造成更強(qiáng)烈的影響。本文將分析發(fā)電廠升壓站內(nèi)二次系統(tǒng)中受干擾的主要來(lái)源及對(duì)微機(jī)保護(hù)的影響，介紹抗電磁干擾通常采用的措施。根據(jù)二次保護(hù)設(shè)備抗干擾能力試驗(yàn)及評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，分析抗干擾應(yīng)采取的主要措施。通過(guò)對(duì)屏蔽材料的

21、選擇和屏蔽效能的估算，總結(jié)抗干擾最有效的措施。：，華北乜力人學(xué)碩：學(xué)位論文第章升壓站的電磁環(huán)境分析升壓站電磁干擾源分析升壓站是復(fù)雜電磁環(huán)境的代表，絕大多數(shù)電磁干擾現(xiàn)象在升壓站中均有發(fā)生，如低頻的、高頻帶的、傳導(dǎo)的或輻射的、連續(xù)的或暫念的，以及靜電放電。主要的干擾及其起因和傳播途徑如下：（一）高壓隔離開(kāi)關(guān)和斷路器的操作。這些操作可能在母線或線路上引起含有多種頻率分量的衰減振蕩波；母線（或電氣設(shè)備問(wèn)的的連線）以天線方式，將其電壓、電流以暫態(tài)電磁場(chǎng)的形式向周?chē)臻g輻射能量，同時(shí)通過(guò)連接在母線或線路上的測(cè)量設(shè)備（、等）直接耦合至二次回路。（）雷擊線路、構(gòu)架和控制樓。直擊雷擊到戶外線路或構(gòu)件，會(huì)有大電流

22、流入接地網(wǎng)，二次電纜的屏蔽層在不同的接地點(diǎn)接地時(shí)，就會(huì)因地網(wǎng)電阻的存路感應(yīng)的過(guò)電壓也會(huì)通過(guò)測(cè)量設(shè)備引入二次回路。（三）系統(tǒng)短路故障。這會(huì)和雷擊構(gòu)件一樣引起地網(wǎng)電位的升高，而引起（四）靠近高壓線路受其工頻電磁場(chǎng)作用。這對(duì)于等電子束類(lèi)的顯示（五）局部放電（電暈、沿面放電）。產(chǎn)生頻率較高的電磁輻射；可能在電（六）二次回路中的開(kāi)關(guān)操作。由于感性負(fù)載的存在，在二次回路的信號(hào)電源端口以及控制端口產(chǎn)生快速瞬變的脈沖干擾。（七）電源本身，如電壓波動(dòng)、電壓暫降、短時(shí)中斷、電源頻率變化及諧（八）靜電放電。這是由于工作人員對(duì)于設(shè)備造成的，可能引起設(shè)備喪失（九）無(wú)線電發(fā)射機(jī)（步話機(jī)）。運(yùn)行或檢修人員使用的手持式對(duì)講機(jī)

23、或附在而產(chǎn)生流過(guò)屏蔽層的瞬態(tài)電流，從而在二次電纜的芯線中感應(yīng)出干擾電壓；線二次電纜中的干擾電壓。設(shè)備產(chǎn)生干擾是十分明顯的。子設(shè)備的線路中引起干擾。波等。其功能。近的電臺(tái)，它們所產(chǎn)生的高頻場(chǎng)，比局部放電（電暈、沿面放電）要求嚴(yán)重些。華北電力大學(xué)碩：學(xué)位論文“；，。一。一型衛(wèi)），！，。§）幾昌武，西艷發(fā)電機(jī)（）：變壓卜口、：、飛贏一。成、晟嵐嵐鳳、圖升壓站中主要干擾示意圖圖中：（）高壓電網(wǎng)的操作干擾，（）閃電沖擊干擾，（）系統(tǒng)短路故障干擾，（）高壓線路干擾；（）局部放電干擾；（）二次回路開(kāi)關(guān)操作干擾：（）電源本身干擾；（）靜電放電干擾；（）對(duì)講機(jī)或附近電臺(tái)干擾。以上圖示為發(fā)電廠升壓站中的

24、主要干擾因素。接下來(lái)通過(guò)參考國(guó)外相關(guān)的研究報(bào)告、以及利用程序?qū)ι龎赫镜囊恍簯B(tài)過(guò)程進(jìn)行的計(jì)算結(jié)果，結(jié)合我們的一些實(shí)際研究和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，給予出各種干擾的典型數(shù)值。高壓電升壓站電磁干擾強(qiáng)度分析開(kāi)關(guān)操作開(kāi)關(guān)操作產(chǎn)生的暫態(tài)干擾的特性升壓站中主要有以下幾種開(kāi)關(guān)操作：隔離開(kāi)關(guān)操作高壓母線；斷路器操作高壓母線和高壓線路：投切電容器組；投切空載變壓器及電抗器。由于電容、電感均為儲(chǔ)能元件，當(dāng)開(kāi)關(guān)操作使其狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生暫態(tài)過(guò)電壓。特別是在隔離開(kāi)關(guān)和熄弧性能較差的斷路器操作時(shí)，有可能在觸頭之間發(fā)生一系列的電弧熄滅和重燃（重?fù)舸?，從觸頭第一次重?fù)舸┲磷詈笠淮沃負(fù)舸?，有時(shí)會(huì)持續(xù)秒鐘以上。由于開(kāi)關(guān)操作的母線上接有

25、其它電氣設(shè)備，構(gòu)成了復(fù)雜的振蕩網(wǎng)絡(luò)，決定了暫態(tài)振蕩電壓波形為包含多種頻率分量的衰減振蕩波。而母線（或電氣設(shè)備間的華北電力大學(xué)碩一：學(xué)位論文連線）表現(xiàn)為一復(fù)雜結(jié)構(gòu)的天線，將其電壓、電流以暫態(tài)電磁場(chǎng)的形式向周?chē)臻g輻射能量，同時(shí)這一暫態(tài)過(guò)程還可以通過(guò)母線上連接的、及等直接耦合次回路中去。因此，在二次回路中可出現(xiàn)大量的、快速衰減的、振蕩的脈沖。例如，隔離開(kāi)關(guān)單相合閘和分閘時(shí)，二次回路中暫態(tài)電壓的幅值和重復(fù)率（即單位時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)電弧重燃次數(shù)）與動(dòng)觸頭運(yùn)動(dòng)時(shí)間的關(guān)系曲線如圖所示。分閘的初期，重復(fù)率很高，暫態(tài)電壓幅值較小，隨觸頭運(yùn)動(dòng)時(shí)間距離的加大，重復(fù)率減小，幅值增大。合閘時(shí)則相反，暫態(tài)電壓的幅值，隨觸頭運(yùn)

26、動(dòng)時(shí)間增大而減小，重復(fù)率則增大。但是在分閘過(guò)程剛開(kāi)始和合閘過(guò)程即將結(jié)束的一段短時(shí)間內(nèi)，重復(fù)率隨動(dòng)觸頭時(shí)間表的變化關(guān)系出現(xiàn)相反的規(guī)律。其主要原因是這段時(shí)期斷口距離很小，間隙的介質(zhì)恢復(fù)速度較慢，重燃電壓低，高頻電流小，電弧電流中的工頻分量起主導(dǎo)作用，電弧只有在工頻電流過(guò)零時(shí)才能熄滅，故重燃次數(shù)反而減少。根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果，開(kāi)關(guān)操作產(chǎn)生的干擾波形的頻率一般為姍，每串干擾波的持續(xù)時(shí)間為一，每串干擾波的能量從幾毫焦耳到數(shù)十焦耳。單相操作時(shí)，在一個(gè)工頻周波內(nèi)，干擾出現(xiàn)的次數(shù)約從次到次；大部分干擾波在個(gè)振蕩周期后即衰減至最大值的。一迥驏時(shí)間（）（）合閘華北電力大學(xué)碩：學(xué)位論文二王蚓辨。（）分閘圖隔離開(kāi)關(guān)單相操作時(shí)

27、二次同路中暫態(tài)電壓的幅值和重復(fù)率從理論分析，結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可得出如下規(guī)律：（）暫態(tài)場(chǎng)的幅值隨電壓等級(jí)的增高而增高，主導(dǎo)頻率隨電壓等級(jí)的增高而降低，這是由于電壓等級(jí)高，母線對(duì)地電容增大之故。（）斷路器操作引起的暫態(tài)重復(fù)頻率低，持續(xù)時(shí)間短。慢速隔離開(kāi)關(guān)一次操作中可能產(chǎn)生上萬(wàn)個(gè)脈沖，而快速開(kāi)關(guān)只產(chǎn)生幾十個(gè)。開(kāi)關(guān)操作產(chǎn)生的暫態(tài)電磁場(chǎng)強(qiáng)度美國(guó)在對(duì)升壓站中操作暫態(tài)的電磁場(chǎng)實(shí)測(cè)的工作做的較多。表列出了美國(guó)在母線長(zhǎng)，及母線長(zhǎng)。、斷路器為油斷路器，斷路器為斷路器。在表和表中另外列出了德國(guó)及瑞士在升壓站中開(kāi)關(guān)操作時(shí)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。融華北電力大學(xué)碩：學(xué)位論文表高壓升壓站中電磁場(chǎng)的實(shí)測(cè)結(jié)果（美國(guó)）嘲開(kāi)測(cè)量參關(guān)數(shù)電場(chǎng)磁場(chǎng)電場(chǎng)

28、電場(chǎng)磁場(chǎng)磁場(chǎng)（）（）（）（）隔平均幅離值開(kāi)最大幅關(guān)值平均幅斷路值器最大幅值表升壓站中在母線附近的暫態(tài)電場(chǎng)振幅及頻率（德國(guó)）跚頻率范圍最大到最大到最大到表升壓站中高頻場(chǎng)的強(qiáng)度以及二次電路中的電壓的范圍（瑞士）嘲以下戶外升壓以下氣體絕緣站站頻率范圍刪以下高頻場(chǎng)（約米）大到大到未屏蔽二次線中感應(yīng)電壓大到大到共模：共模：已屏蔽二次線中感應(yīng)電壓差模：差模：影響暫態(tài)電磁場(chǎng)的因素）母線下方突出的接地物體對(duì)暫態(tài)場(chǎng)的加強(qiáng)圓表是在升壓站內(nèi)測(cè)得的母線下方有突出的接地物體時(shí)的結(jié)果。由表可見(jiàn)，突出地面的接地體頂部的電場(chǎng)比該處自由空間的電場(chǎng)平均加強(qiáng)了約倍。所以應(yīng)注意不要將二次保護(hù)等設(shè)備安裝在高出地面的金屬物體上。華北電力

29、大學(xué)碩：學(xué)位論文表地面上突出物對(duì)操作暫態(tài)場(chǎng)的加強(qiáng)序號(hào)自由空間電場(chǎng)（）平均鋁梯頂部電場(chǎng)（）距邊相母母投影不同距離的影響訂，暫態(tài)場(chǎng)隨距離衰減，表為升壓站的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。由于暫態(tài)場(chǎng)是由開(kāi)關(guān)操作引起的暫態(tài)電流產(chǎn)生的，所以若把母線當(dāng)作干擾源，則由表可以看出，隨著與干擾源距離的增加，暫態(tài)場(chǎng)幅值有明顯的衰減趨勢(shì)。但是，由于暫態(tài)場(chǎng)中含有多種頻率成份，這種衰減關(guān)系不明顯。某一位置的觀察點(diǎn)，對(duì)母線電流中的高頻而言，表現(xiàn)為遠(yuǎn)場(chǎng)；而對(duì)低頻成份而言，則表現(xiàn)為近場(chǎng)。遠(yuǎn)場(chǎng)中電磁場(chǎng)都隨對(duì)源的距離按線性關(guān)系衰減；而近場(chǎng)中電磁場(chǎng)則視源的性質(zhì)，分別以對(duì)源距離的二次方和三次方關(guān)系衰減；再加上周?chē)拥鼗蚱渌矬w的折反射，所以升壓站中干擾源

30、與距離的關(guān)系不能以簡(jiǎn)單的關(guān)系計(jì)算。一表不同位置操作暫態(tài)場(chǎng)幅值與母線的距離（）垂直電場(chǎng)（）水平磁場(chǎng)（）二次回路中的瞬態(tài)過(guò)電壓表數(shù)據(jù)為南斯拉夫研究所在和升壓站對(duì)由于高壓開(kāi)關(guān)操作在二次回路中引起的瞬態(tài)電壓的實(shí)測(cè)結(jié)果。從表看升壓站的二次回路中過(guò)電壓比升壓站中的高。表為美國(guó)在升壓站繼電保護(hù)控制線上所測(cè)到的暫態(tài)電壓和電流。表是武漢高壓研究所對(duì)升壓站合空母線進(jìn)行的模擬研究結(jié)果。從表中數(shù)據(jù)看，二次電纜的芯線干擾電壓可達(dá)幾。表控制線上暫態(tài)電壓和電流的最大值（峰值）嗍電壓等級(jí)（）電流（）電壓（）刪耋輜號(hào)呻一冀踞剝毯卜舊卜裂，。卜中瀣手制甘舞霸遼導(dǎo)中，哥毯鄢椎趙蘭瀣鍬側(cè)毯卜呻疆哥積，寸呻；勇心地瀣側(cè)西哥輔一呻稚導(dǎo)呻

31、，餐蚓螺刪腳毖曲鞭，卜瀣刪印趔稚廿鷥翻鹺刪哥毯，裂甘，一一：舌咼呻寸寸盒甘量警呻寸警呻毒餐寸吲導(dǎo)警套盤(pán)皇暑魯鹺弋，皇日療。趔求它一厶弋，一一葛。?？陴?，至譬專筍專，】衛(wèi)幽昌一一專葛一專躥一療一，華北電力大學(xué)碩一：學(xué)位論文表合空母經(jīng)時(shí)的干擾電壓。與母線有無(wú)耦合關(guān)接地情況項(xiàng)目耦合關(guān)系的電纜系的電纜（）（）設(shè)備端外皮點(diǎn)位控制室設(shè)備端電纜外皮兩端接地外皮電流控制室芯線對(duì)地干擾電壓芯線之間干擾電壓設(shè)備端。外皮點(diǎn)位控制室設(shè)備端外皮在設(shè)備端接地外皮電流控制室芯線對(duì)地干擾電壓芯線之間干擾電壓設(shè)備端外皮點(diǎn)位控制室外皮在控制室端接設(shè)備端地外皮電流控制室芯線對(duì)地干擾電壓芯線之間干擾電壓雷電沖擊雷擊不會(huì)直接打到二次

32、回路，而是由兩個(gè)渠道間接對(duì)其產(chǎn)生干擾鍆：）雷擊高壓線路、或雷擊桿塔及避雷線引起絕緣子閃絡(luò)在高壓線路上產(chǎn)生暫態(tài)過(guò)電壓，或雷擊避雷線及雷擊大地等在高壓線路上產(chǎn)生感應(yīng)過(guò)電壓。出現(xiàn)在高壓線路中的暫態(tài)過(guò)電壓會(huì)經(jīng)過(guò)互感器（，、）傳遞到二次回路。）雷擊避雷線及桿塔、或雷擊升壓站的結(jié)構(gòu)件會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的、流入接地系統(tǒng)的暫態(tài)電流，使得接地系統(tǒng)中各點(diǎn)（各接地裝置處）產(chǎn)生較大的電位差，從而在電纜的屏蔽層等處出現(xiàn)了暫態(tài)干擾電壓，使通過(guò)電纜外皮的電流增加。霄擊高壓線或升壓站接地元件時(shí)，二次回路中的瞬態(tài)過(guò)電壓大小與高壓回路一華北電力大學(xué)碩十學(xué)位論文中電壓脈沖的波形和大小有關(guān)：脈沖的峰值越高，二次回路中過(guò)電壓值也越大，脈沖

33、的上升時(shí)間越短，二次回路中過(guò)電壓值也越大。表是電子研究所在個(gè)升壓站施加不同沖擊波，在二次回路中所形成的過(guò)電壓最大值，瞬態(tài)過(guò)電壓是在升壓站繼保室的二次回路終端測(cè)量的。由表到看出（標(biāo)，注項(xiàng)），當(dāng)上升時(shí)間特別陡峭的雷電波作用時(shí)，二次回路中的過(guò)電壓也特別大，可超過(guò)。但幅值很高，且波頭又特別陡（達(dá)數(shù)行）的雷擊概率很小，屬小概率事件，可不考慮。其原因如下：根據(jù)雷電觀測(cè)及統(tǒng)計(jì)，雷電流的波頭和波長(zhǎng)時(shí)間皆為隨機(jī)變量，波頭大約在左右，波長(zhǎng)約在左右，因此，一般采用的沖擊波模擬雷電波。而當(dāng)雷擊升壓站進(jìn)線段（近區(qū)雷擊）引起絕緣子閃絡(luò)（反擊）時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)波頭很陡的雷電沖擊波，沿線路侵入升壓站，因此進(jìn)行雷電沖擊試驗(yàn)時(shí)采用的

34、沖擊波形。升壓站在采取了防雷保護(hù)設(shè)計(jì)以后，升壓站的最大雷擊過(guò)電壓不應(yīng)超過(guò)，升壓站的最大雷電過(guò)電壓不應(yīng)超過(guò)。華北乜力大學(xué)碩學(xué)位論文表由雷擊產(chǎn)生的二次回路中瞬態(tài)過(guò)電壓最大值（單位：）雷電沖擊波二次回路中瞬態(tài)過(guò)電壓最大值指令一信升壓站幅值（，峰值）波形（）號(hào)電路“”在前沿截止的“”木木“”木宰“”“”表為武漢高壓研究所對(duì)雷擊升壓站時(shí)，在二次電纜中產(chǎn)生的干擾電壓的研究結(jié)果。由此也可看出，雷電干擾電壓比較高，芯線對(duì)地干擾電壓可達(dá)以上，干擾電壓頻率也比較高，約幾百至幾。華北電力大學(xué)碩十學(xué)位論文表雷擊升壓站時(shí)，二次電纜的干擾電壓與母線有耦無(wú)耦合關(guān)系接地情況項(xiàng)目合關(guān)系的電纜的電纜設(shè)備端外皮點(diǎn)位控制室電纜外皮兩

35、端接地外皮電流設(shè)備端控制室芯線對(duì)地干擾電壓芯線之間干擾電壓設(shè)備端外皮點(diǎn)位控制室外皮在設(shè)備外皮電流設(shè)備端端接地控制室芯線對(duì)地干擾電壓芯線之間干擾電壓設(shè)備端外皮點(diǎn)位控制室外皮在控制外皮電流設(shè)備端室端接地控制室芯線對(duì)地干擾電壓芯線之間干擾電壓由此可見(jiàn)，由雷擊升壓站在二次回路中生的瞬態(tài)過(guò)電壓的最大值可達(dá)；而二次電纜的干擾電壓最高可達(dá)，其頻率可達(dá)幾。高壓母線單相接地故障升壓站內(nèi)由于系統(tǒng)對(duì)地短路，大電流經(jīng)接地點(diǎn)泄入地網(wǎng)，使接地點(diǎn)乃至整個(gè)地網(wǎng)的電位提高。如果二次回路和接地網(wǎng)的連接點(diǎn)靠近大電流的入地點(diǎn)，則這些點(diǎn)的電位隨之升高，在二次回路中造成共模干擾電壓。二次電纜的外皮在電纜兩端與地網(wǎng)相連，由于兩端的接地點(diǎn)電位不相等，將有電流流過(guò)二次電纜外皮，通過(guò)電磁耦合在二次電纜芯線上感應(yīng)縱向電勢(shì)，迭加在信號(hào)上造成干擾。表是武漢高壓研究所對(duì)升壓站內(nèi)高壓母線單相接地時(shí)，在二次電纜上產(chǎn)生干擾電壓的研究結(jié)果，從結(jié)果看，電纜芯線干擾電壓可以從幾十伏到近萬(wàn)伏