变电站内的电磁干扰及电磁兼容问题要点

变电站内的电磁干扰及电磁兼容问题

黄海1, 张辉2, 华栋3

(1. 海口威特电气有限公司, 海口市,570311;2. 广东工业大学, 广州市,510090;3. 华南理工大学, 广州市,510641

[摘要]变电站是一二次设备最集中的场所, 系统运行方式的改变, 开关的动作, 雷电流的出现以及二次电缆间

的电磁耦合都会对二次回路产生干扰, 特别是引进微机监控和保护设备后, 电磁干扰问题更不容忽视。海南省几个变电站改造, 采用在互感器原、副绕组间装设屏蔽层, 加装浪涌吸收器, 采用多层电缆并将电缆外皮多点接地, 以及对控制室信号线和计算机室进行屏蔽等抗电磁干扰措施后, 收到了良好的效果。

[关键词]变电站电磁干扰电磁兼容性

中图分类号:TM15文献标识码:B文章编号:1000-7229(2002 02-0032-02

Problems of Electromagnetic Interference and Compatibility Substations

Huang Hai 1

, Zhang Hui 2

, Hua Dong

3

(1. Haikou Weite Electrical Co. Ltd. , Haikou , 570311; 2. , 510090;

3. South China University of Science and , ,

[Abstract]The substation is the place and is concentrated mostly. So change of oper 2ation mode of the system , action of thunder current and electromagnetic coupling

between the sec 2ondary cables will on circuit , especially after introduction of the microcomputer control and protection the the interference can not be ignored. For retrofitting several substations in Hainan province the shielding is placed between the primary and secondary windings of the mutual inductor ,the surge absorber is equipped , multiple layer cable is adopted with multiple ground points outside the cable sheath ,the interference. The above mea 2sures have obtained achievement.

[K eyw ords]substation ; electromagnetic interference ; electromagnetic compatibi 1ity

电磁干扰是环境污染的一种形式, 为了改善我

们周围的环境, 就需要对电磁干扰作深入研究, 确定电磁干扰的来源、研究电磁干扰的规律, 从而有效的防止或减小电磁干扰的影响。

变电站在电力系统中, 是一次设备和二次设备最集中的场所。系统运行方式的变化, 开关的动作, 雷电流的出现以及二次回路电缆间的电磁耦合都会对二次回路产生干扰。因此, 变电站是电力系统电磁干扰和电磁兼容性问题的主要研究对象。

目前, 海南省南石、洋水、屯昌等变电站正进行改造, 引进了多台微机监控和保护设备, 为实现变电站的综合自动化, 提供了自动化和智能化的手段。然而, 伴随着二次系统向数字化、集成化和高速化方向发展的同时, 其工作电压已降为0～5V , 信号电压小, 工作频带宽, 且与一次系统干扰源同频段, 使

其对外界干扰的敏感度远大于传统的控制设备。同时, 微机监控系统、微机保护和自动化装置, 经通信线及各种电缆与一次电气系统和其他变电站相连, 使它们极易受到干扰。因此, 在变电站设计中, 应采用合理的措施避免、减少和抑制电磁干扰。

1变电站中的主要电磁干扰源

变电站中一次回路的任何暂态过程都会通过不同的耦合途径传入二次回路形成电磁干扰, 二次回路本身也会产生干扰。二次回路中的设备, 主要包括继电保护、控制、信号、通信和监测等仪器仪表, 它们都属于弱电装置, 耐压能力与抗干扰能力较弱。因此, 不加防范就会干扰二次设备的正常工作, 严重时会造成二次设备绝缘击穿损坏, 形成永久性故障。下面主要论述变电站中的电磁干扰源及其特性。

收稿日期:2001-09-11

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23・第23卷第2期

2002年2月

电力建设

V ol. 23N o. 2Feb ,2002

1. 1谐波的干扰

电力系统是由电感、电阻和电容组成的网络, 在一定的参数配合下可能对某些频率产生谐振, 出现过电压和过电流。由于变压器铁芯的非线性, 高次谐波电流会使电源电压波形畸变, 电源的高次谐波电压通过电容耦合, 会在二次设备上产生高次谐波感应电压和感应电流。当此电压和电流值超过某一数值时, 就会造成二次设备误动或毁坏。1. 2开关操作引起的干扰

开关操作引起的干扰是变电站微机综合自动化系统所受到的最主要的电磁干扰。当线路或变压器发生短路故障时, 开关(断路器要做出跳闸动作, 此时, 在开关

动、静触头间将发生开断、电弧重燃的反复过程, 在此过程中将感应出很高的脉冲电压和高频振荡电流。当振荡电流和脉冲电压与微机监控系统中要处理的开关量和脉冲量同频段时, 将使监控和保护等二次系统受到影响, 尤其对高速运行和传递数字逻辑信号的微机、计算机干扰更为严重。1. 3雷击干扰

当雷电击中变电站后, 入地网, 使接地点电位大大升高电位将随之升高, , 形成过电压, 。对于二次电缆来说, 由于电缆外皮两端与接地网相连, 当有雷电流流过地网时, 会在电缆两端产生电位差, 电流将流过二次电缆的外皮, 在二次电缆的芯线上感应出感应电势, 叠加在信号上造成干扰。综合自动化变电站中有大量的数字集成电路装置, 如远动RT U 装置、微机保护装置和微机故障录波装置等。这些装置的电源工作电压一般为±5V , 对雷击干扰尤为敏感。如RT U 装置, 它是由微机处理器和计算机接口电路等构成, 当雷电流通过电力电缆、户外二次电缆、交流工作电源等进入RT U 主机时, 会在RT U 的外壳与大地之间产生一个瞬时达到几kV 的高电压, 该高电压将直接危害着RT U 装置的运行安全, 甚至会导致设备损坏。1. 4二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。到目前为止, 我国变电站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, 单片机系统中的印刷电路板(PC B 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, 在直流回路进行开关操作时, 线圈两端将出现过

电压, 它会在二次回路设备上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PC B 上的器件造成干扰, 从而干扰单片机系统的正常工作。

2变电站中的电磁兼容性问题

2. l 抑制二次干扰的措施

变电站中存在如此多的电磁干扰源, 且对二次回路有诸多的不利影响, 因此, 在变电站设计中, 应采取有效措施防止和减少电磁干扰, 即考虑变电站的电磁兼容性。