电力系统电磁兼容问题探讨

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电气时空
的原则和方法是： （! ） 干扰线路和其它线路尽可能不要平行排 列； （"）敏感线路与一般线路如平行排列，其间距应大于 #$%% ； 电源馈线与信号线应予隔离； （’） 高频导线是对其它线路干 （&） 扰最大的线路， 一般都要屏蔽。
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电力系统瞬态对二次设备的干扰研究 该干扰研究包括系统中开关操作、 系统故障引起的瞬态过
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
接地 接地是指在系统的某个选定点与某个接地面之间建立导
电的低电阻的通路，把系统中电子元件的零电位互相连接起 来， 再把它们同时与某个等价于 “地” 的参考点连接起来。 在设备上接地是为了使设备本身所流过的干扰电流经过 接地线流入大地， 减少干扰源所传播和发射的能量。接地的主 要目的是防止电磁干扰， 消除公共电路阻抗的耦合， 也是为了 保障人身和设备的安全。基本接地技术有浮地、单点接地、 多 点接地和混合接地等。
全值以下， 保护敏感设备免受损坏。 限幅器件主要有 & 类： 压敏电阻、 放电管、 硅雪崩二极管。
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电磁兼容主要研究热点与方向
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电气时空
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电力系统电磁兼容问题探讨
! 武汉大学电气工程学院
翁利民 刘 琨
［ 摘 要］ 在介绍电磁兼容基本概念的基础上， 重点分 上的器件均是由直流电源供电， 而直流回路中有许多大电感线 圈， 在进行开关操作时， 线圈两端将出现过电压， 它会感应出不 利于二次设备正常工作的感应电压和感应电流，对 *#+ 上的 器件造成干扰， 从而干扰单片机系统的正常工作。 析了电力系统中常见的干扰源， 传播途径以及抑制干扰的措 施。 并结合实际指出了电力系统现阶段电磁兼容的研究方向。 ［ 关键词］ 电磁兼容； 电磁干扰； 耦合途径
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基本概念
按照国际电工委员会 （!"# ） 定义， 电磁兼容 （"$# ） 是指设 备或系统在其电磁环境中能正常工作，且不对该环境中任何 事物构成不能承受的电磁干扰的能力。 处于同一电力系统中的各种电气设备通过电或磁的联系 彼此紧密相连， 相互影响。由于运行方式的改变， 故障， 开关操 作等引起的电磁振荡会波及很多电气设备，使这些电气设备 的工作性能受到影响， 甚至遭到破坏。这些都说明电力系统电 磁兼容问题已经成为不容忽视的问题。
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栏 目 编 辑 肖 朝 晖
两种： 一种是不让无用信号通过， 并把它们反射回信号源； 另一 种是把无用信号在滤波器里消除掉。
形成共模干扰， 引起过电压， 严重时会造成二次设备绝缘击穿。
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隔离 干扰线路周围存在干扰电磁场，当其它线路在其附近时，
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二次回路自身的干扰 二次回路自身的干扰主要是通过电磁感应而产生的。 变电
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二次电缆的屏蔽 为减小屏蔽电流， 敷设二次电缆时应注意以下方面：
二次电缆的路径应尽可能成辐射状或树枝状敷设， 避 （!） 免出现环路。 （"） 应尽量靠近该高 )*、 )+ 二次回路从高压设备引出时， 压设备的接地引下线，以减小这些二次电缆与接地引下线之 间链环的磁通。 （&） 弱电回路电缆的电缆沟内敷设可利用大地的屏蔽作用。 为提高屏蔽效果， 可在电缆沟内沿电缆走向的上方， 敷设 ! 根 或 " 根与电缆平行的导线， 导线两端接地网。 （’） 弱电回路电缆应尽可能离开高压母线和暂态电流入接 地点， 并尽可能减少平行长度。 （#） 强电与弱电电缆尽可能不要靠近平行敷设。
电磁干扰的传播途径
电磁干扰从干扰源传递到敏感设备有两种方式， 即传导和
辐射。传导分为电导性耦合直接耦合、 电容性耦合电场耦合和 电感性耦合。辐射主要为电磁耦合。 通过磁场产生的干扰， 由导体间的互感引起。当二次回路 中电流发生突变时，交链到二次回路的磁通也随之发生变化， 进而感应出干扰电压。 一次回路暂态电流幅值越大， 频率越高， 一次回路与二次回路间的磁联系越强， 则感性耦合造成的干扰 就越大。 电力系统的干扰主要是通过 ,-、 #., 及传输电缆传至低 压设备， 其次是通过高频辐射耦合， 主要耦合形式为电导性和 电感性耦合。
干扰三要素） ： 存在干扰源； 有对干扰源敏感的接收单元； 有把 能量从干扰源耦合到接受单元上的通道。 电路受干扰的程度可用下式描述：
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式中： —— /—电子线路受干扰的程度； —— 1—干扰源的强度； —— #—干扰源通过某途径到达受干扰处的耦合因素； —— !—受干扰电路的抗干扰性能。 可见， 要实现良好的电磁兼容， 需要从控制干扰源， 降低干 扰源与敏感设备间的耦合程度， 提高受影响设备的抗干扰能力 等方面协调地采取措施。
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生物效应 电力系统产生的电磁场对周围的自然环境和生活环境产
生较大的影响， 已引起人们重视， 但防护标准各国并不统一， 一 直是争论的焦点。
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屏蔽作用的机理
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干扰电磁场测量技术 测量技术是对理论研究必不可少的验证，包括现场测量、
静电屏蔽 （电场屏蔽） 。静电屏蔽的作用是消除容性耦 （!） 合， 适用于对静电场和准稳态电场的屏蔽。 （"） 磁屏蔽 （磁场屏蔽） 。 磁屏蔽的作用是抑制感性耦合， 适 用于对静磁场和低频磁场的屏蔽。 （&） 电磁屏蔽 （辐射电磁场屏蔽） 。电磁屏蔽的作用是抑制 辐射电磁场的电磁耦合。其屏蔽的作用是由于金属屏蔽体对 入射电磁波的反射损耗和吸收损耗而产生的。
状态下， 由于产生地电位升高 （/01） ， 引起设备的破坏和工作 人员的伤害进行研究。一般与瞬态分析有关， 作为一项保护措 施进行研究。
限制某一区域内部的电磁场越过该区域影响外界，还可以防 止外界电磁场进入某一区域。 屏蔽作用通常是通过将需要屏蔽的区域包围起来的金属 壳体来实现的。这个壳体通常是盒状， 或者是包围在导线外面 的筒状 （电缆的屏蔽） 。
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一次回路中的开关操作 主要是电力网中断路器、 隔离开关等的操作。投切电容器
组、 空载变压器、 电抗器、 电动机等产生过电压， 引起电磁干扰。
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雷击干扰 当雷电击中电网中的变电站后， 大电流将经接地点泄入地
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滤波 滤波是利用滤波器来抑制电磁干扰的。 滤波器工作方式有
网， 使接地点电位大大升高。 若二次回路接地点靠近雷击大电流 的入地点， 则二次回路接地点电位将随之升高， 会在二次回路中
由于电磁耦合而形成干扰。 防止这种干扰最简单有效的方法是 将干扰线路与其它线路隔离开来，隔离就是将相互干扰的馈 线隔离开一定距离， 以切断或削弱它们之间的电磁耦合。隔离
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站或发电厂的综合自动化设备的数字集成电路装置，很多是 采用单片机系统来实现的。 由于该系统中的印刷电路板 （*#+ ）
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电力系统谐波研究 电力系统中出现非线性负载时会产生谐波， 可利用各种变
换进行分析。 谐波的出现会在很大程度上干扰电子设备的正常 工作， 使继电保护和控制设备误动， 降低设备的使用寿命。
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电力系统接地技术研究 主要是针对发电厂和变电站的接地网在正常、 雷电及故障
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屏蔽 屏蔽的作用就是抑制两个区域之间的电磁场耦合。 它可以
实验室模拟测量等。由于必须考虑到现场的 ,-2 ， 因此测量点 和测量方式非常重要。通过架设接收天线或有效的传感器， 达 到测试目的。 采用光纤传感与传输系统可以避免测量设备本身 受到干扰， 效果较好。 以上各项研究工作并不是孤立的， 它们相互联系， 相互影 响， 将它们结合起来研究可以达到改善电磁环境和电力系统安 全运行的目的。
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结语
随着电力系统自动化设备的广泛应用和技术的进步， 电磁
兼容问题越来越突出， 推广现有的、 成熟的电磁兼容技术， 建立 完善的试验、 测试制度和检验标准， 研究电磁兼容新问题、 新方 向是电力系统应用技术的当务之急。
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限幅 限幅的作用是限制瞬变过电压的峰值， 将其控制在某一安
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栏 目 编 辑 肖 朝 晖
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主要电磁干扰方式
谐波的干扰 谐波对一次设备的影响和危害主要表现在以下几方面： 增
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抑制电磁干扰措施
在任何系统中， 形成 "$# 必须具备 ( 个基本条件 （称电磁
加设备的损耗， 提高温升， 降低设备的出力和寿命； 增加绝缘中 的介质损耗和局部放电量， 加速绝缘老化； 增加电动机的振动 和噪音。 谐波对二次设备的主要影响是干扰其正常的工作状态。 诸 如测量的准确度， 动作的可靠性等。 谐波对继电保护装置的干扰， 在故障情况下， 影响较大的 是距离保护。阻抗继电器是按系统的基波阻抗整定的， 谐波的 出现， 特别是 ( 次谐波会引起很大的测量误差， 严重时可能导 致拒动或误动。
程和雷电过程对电力系统产生的 ,-. 。由于包含的频率较高， 频带较宽， 所以一次母线上的瞬态过程可以通过电磁场的形式 向周围空间辐射能量； 或通过容性 （静电） 或感性 （电磁感应） 耦 合方式到二次回路； 还可通过传导耦合， 即通过连接在母线上 的电力设备， 如 )*、 直接接到二次设备。 )+、 ..+) 等，