變電站電磁干擾

1、1.變電站電磁騷擾變電站電磁騷擾 500kV變電站將二次設備以分層分布方式安裝在500kV和220kV開關場中是目前輸變電工程建設的趨勢。由于500kV開關場地的電磁環(huán)境的復雜性、嚴酷性，使得人們對這些安裝在現(xiàn)場的二次設備的安全性、工作可靠性等問題提出疑問。 關于變電站的電磁騷擾源，美國EPRI持續(xù)20年對各電壓等級的變電站電磁現(xiàn)象進行實測，取得了大量數(shù)據(jù)，提出了5卷技術報告對減緩干擾和二次設備的抗干擾性能及其有關標準提供了依據(jù)。由于新的技術的出現(xiàn)，它們現(xiàn)在仍然繼續(xù)對電磁現(xiàn)象的實測。2.電網(wǎng)諧波電網(wǎng)諧波 電網(wǎng)諧波是影響供電電能質量的重要問題，可以說是公害：增加能耗、降低設備出力、引起設備不正常

2、或誤動、產(chǎn)生噪聲等。 隨著電網(wǎng)中非線性負荷的增加，諧波問題變得日趨嚴重，必須對各種電氣設備發(fā)出的諧波進行了限制，但終究不可能消除諧波。 從電磁兼容觀點研究解決諧波問題，是以兼容性水平為目標，一方面規(guī)定了限值來限制設備產(chǎn)生諧波電流，或推薦了方法評估畸變負荷接入電網(wǎng)原則，目的是保證諧波騷擾水平不超過電網(wǎng)的兼容性水平；另一方面，在電網(wǎng)的兼容性水平基礎上確定接入電網(wǎng)的設備的抗擾度水平。3. 變電站電磁騷擾及特性 變電站中各種電磁現(xiàn)象如電場、磁場和雷電沖擊、操作沖擊以及各種放電現(xiàn)象，構成了變電站復雜而惡劣的電磁環(huán)境。3.1 開關操作w 變電站中主要有以下幾種: 隔離開關操作高壓母線,斷路器操作高壓母線和

3、高壓線路, 投切電容器組, 投切空載變壓器及電抗器。w 由于電容、電感均為儲能元件，當開關操作使其狀態(tài)發(fā)生變化時，會產(chǎn)生暫態(tài)過電壓。而開關操作的母線上接有其它電氣設備，構成了復雜的振蕩網(wǎng)絡，決定了暫態(tài)振蕩電壓波形是包含多種頻率分量的衰減振蕩波。 母線（或電氣設備間的連線）以天線的方式，將其電壓、電流以暫態(tài)電磁場的形式向周圍空間輻射能量，同時通過連接在母線或線路上的測量設備（CT、PT、CVT等）直接耦合至二次回路。 開關操作產(chǎn)生的騷擾的頻率一般為0.180MHz，每串騷擾波的持續(xù)時間為10s10ms。 理論分析和實測數(shù)據(jù)可得出如下規(guī)律： 離開關操作相比，斷路器操作所引起暫態(tài)的幅值小，主導頻率高

4、、脈沖總數(shù)少。 快速開關比慢速開關產(chǎn)生的暫態(tài)重復頻率低，持續(xù)時間短。慢速隔離開關一次操作中可能產(chǎn)生上萬個脈沖，而快速開關只產(chǎn)生幾十個。（1）暫態(tài)磁場 無論是操作刀閘還是斷路器，產(chǎn)生的暫態(tài)磁場主波形的頻率在150 800kHz的頻率范圍內(nèi)，地面上2m處的磁場幅值（峰-峰值）在數(shù)十A/m至數(shù)百A/m，而相應的地面處磁場幅值降低了約有一個數(shù)量級。即最大幅值為150A/m，地面處磁場最大幅值只有不到20A/m。 新鄉(xiāng)變隔離刀閘合空載母線時的磁場測量波形，磁場峰-峰值為300A/m。3. 2 雷電沖擊 雷擊不會直接打到二次回路，而是由兩個渠道間接對其產(chǎn)生騷擾： （1）雷擊在高壓線路上產(chǎn)生暫態(tài)過電壓，會經(jīng)

5、過測量用的互感器（CT、PT、CVT）傳遞到二次回路。 （2）雷擊產(chǎn)生流入接地系統(tǒng)的暫態(tài)電流，使地電位發(fā)生變化，流過兩端接地電纜外皮的電流增加。 由雷擊變電站在二次回路中產(chǎn)生的瞬態(tài)過電壓的最大值可達7.9kV；而二次電纜的騷擾電壓最高可達30kV，其頻率可達幾兆赫。3. 3 高壓母線單相接地故障 變電站內(nèi)由于系統(tǒng)對地短路，大電流經(jīng)接地點泄入地網(wǎng)，使接地點乃至整個地網(wǎng)的電位升高。如果二次回路和接地網(wǎng)的連接點靠近大電流的入地點，則這些點的電位隨之升高，在二次回路中造成共模騷擾電壓。 變電站內(nèi)高壓母線單相接地時，在二次電纜芯線上產(chǎn)生的騷擾電壓可以從幾十伏到近萬伏（12.3kV），暫態(tài)騷擾電壓的頻率約

6、為幾千赫到幾百千赫。3.4 高壓線路產(chǎn)生的工頻電、磁場 在戶外變電站中，高壓線路或匯流排會產(chǎn)生工頻電磁場。一般而言，電壓等級越高，產(chǎn)生的電場也越大，但穩(wěn)態(tài)工頻磁場未必隨電壓增高而增加。3. 5 其它騷擾源 （1）二次回路中的開關操作。由于電磁繼電器的大量使用，二次回路自身工作時，產(chǎn)生中等頻率的、振蕩的暫態(tài)電壓。其特征是：頻帶，30kHz1MHz；幅值，小于2kV（峰值）。 （2）無線電發(fā)射機。變電站工作人員用的無線電通信工具（發(fā)射機），高頻場的主要來源。一個5W發(fā)射機在50cm遠處產(chǎn)生電磁場的場強約為7V/m。此外，電暈放電、火花放電以及局部電火花等都會產(chǎn)生電磁輻射，高頻載波也會產(chǎn)生不容忽視的

7、輻射騷擾。 （3）靜電放電?？刂圃O備可能遭受到工作人員向金屬外殼或電子線路靜電放電的影響。最大的人體靜電電壓可達15kV或更高，在采取防范措施后可降至4kV以下。4. 抗干擾措施w距離w屏蔽w接地w濾波 拉開距離是最簡單、最直觀的抗干擾措施之一。濾波技術是抑制電氣電子設備傳導騷擾、提高電氣電子設備傳導抗擾度水平的主要手段，也是保證設備整體或局部屏蔽效能的重要輔助措施。濾波主要依靠濾波元件，從簡單的單一電容、電感，到復雜的各種濾波器。鐵氧體環(huán)是重要的濾波元件之一。 屏蔽設計有30dB與70dB準則：騷擾水平與抗擾度之差小于30dB，可不必專門的屏蔽設計；兩者之差超過70dB，則需要復雜的或成本陡

8、高的屏蔽措施；30dB60dB之間，則是屏蔽設計的常用期望值。w關于反射、吸收和屏蔽效能。w電磁波投射到金屬表面時，由于空氣波阻抗與金屬波阻抗的差異，會出現(xiàn)反射而產(chǎn)生反射損耗。w進入金屬表面的電磁波，在傳播過程中會被金屬吸收部分能量，產(chǎn)生吸收損耗。w屏蔽效能由反射損耗（包括多次反射）、吸收損耗組成。w為了給現(xiàn)場運行的二次設備提供安全工作的電磁環(huán)境，采用屏蔽的保護小室作為抗干擾的措施來解決保護及下放技術的應用和強電磁環(huán)境的矛盾，是國內(nèi)500kV變電站建設和運行現(xiàn)行的一種方式。w研究表明，因二次設備對變電站的電磁場具有較強的抗擾性能，因此保護小室應不以空間的電磁場為主要的防護對象，保護小室可以不采取專門的屏蔽措施。w變電站內(nèi)埋設有專門的接地網(wǎng)，并且接地網(wǎng)的設計應滿足各種條件的要求,比如:w較低的接地電阻；w限制跨步電壓和接觸電壓；w降低高頻和低頻共模騷擾；w能夠承受短路的大電流。w接地有多種方式，有單點接地，多點接地以及混合類型的接地。而單點接地又分為串聯(lián)單點接地和并聯(lián)單點接地。一