电力系统中继电保护的电磁兼容问题分析

电力系统中继电保护的电磁兼容问题分析

摘要随着社会信息的进步,人们对电网容量的需求增大、输电电压日益增高等问题,电力系统中电磁兼容问题也变得十分突出,

并已成为电力系统自动化控制类产品的发展方向。本文通过对电磁兼容主要的干扰方式进行分析,并从设计和抑制干扰等方面提出一些方法和改进措施,以便能对电力系统的整体发展和其安全可靠运行起到一些积极推动作用。

关键词电力设备;电磁兼容;设计;措施

中图分类号tm7 文献标识码a 文章编号1674—6708(2010)28—0148—02

1 电力设备中电磁兼窖主要电磁干扰方式

电力设备的电磁兼容的形成,主要是由于各行各业电力设备的增加,周围环境中无线通信设备、电动设备、高频设备的大量使用,设备相互之间形成的电磁干扰不断加剧导致的。

1.1 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,会在二次同路中形成共模干扰,引起过电压,严重时会造成二次设备绝缘击穿。

1.2 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。变电站或发电厂的综合电力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(pcb)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pcb上的器件造成于扰,从而干扰单片机系统的正常工作。

由于电力系统是由大量的一次设备和二次设备组成的,应用于这样一个复杂系统的微机型产品,其电磁干扰来源也是非常复杂的,其主要来源有:高压开关操作;雷电;短路故障;电晕放电;高电压、大电流的电缆和设备向周围辐射电磁波;高频载波、对讲机等辐射干扰源;附近的电台、通信等产生的电磁干扰;静电放电等。

因此,提高产品的电磁兼容性,应在产品的设计阶段就要认真考虑电磁兼容问题。

2 电力系统中各端口的电磁兼容的设计要求

2.1 外壳端口的电磁兼容要求

1)电磁发射限值。规定了频率为30mhz-230mhz和230mhz-1000mhz 两个频率范围的辐射发射限值;

2)抗扰度试验。规定了射频电磁场辐射抗扰度和静电放电抗扰度试验的试验等级。

2.2 辅助电源端口的电磁兼容要求

1)电磁发射限值。规定了频率为0.15mhz～0.5mhz、0.5mhz-5b1hz 和5mhz一30mhz三个频率范围内的传导发射限值;

2)抗扰度试验。规定了射频场感应的传导抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、1mhz(100khz)脉冲群抗扰度、浪涌抗扰度、直流辅助激励量中断抗扰度试验的试验等级。

2.3 通信端口的抗扰度试验

规定了射频场感应的传导抗扰度、电快速瞬变,脉冲群抗扰度、1mhz(100khz)脉冲群抗扰度、浪涌抗扰度试验的试验等级。

2.4 输入和输出端口的抗扰度试验

规定了射频场感应的传导抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、1mhz(100khz)脉冲群抗扰度、浪涌(冲击)抗扰度、电网频率抗扰度试验的试验等级。

2.5 功能接地端口抗扰度试验

规定了射频场感应的传导抗扰度、电快速瞬变,脉冲群抗扰度试验的试验等级。

(试验发生器产生浪涌信号为:在开路情况下,试验电压波形应为1.2/50,在短路情况下,试验电流波形应为8/20。试验设备(包括浪涌发生器和耦合,去耦网络)应符合iec61000-4-5的规定。)

3 抑制电磁干扰的措施

在任何系统中,形成emc必须具备3个基本条件(称电磁干扰三要素):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。根据电磁干扰的类型和特点,一般采取屏蔽、滤波和接地方法抑制电磁干扰。

3.1 屏蔽

屏蔽可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁屏蔽3种,一般采取电磁屏蔽的方法来防止交变电磁场产生的干扰。屏蔽有两个目的:1)限制设备内辐射的电磁能量泄露到外部;2)防止外来的辐射干扰进入设备,干扰设备的正常工作。

3.2 滤波

滤波技术是滤除电源干扰的有效措施。

一般来讲,电源污染形成的干扰最为常见。随着电子技术的迅速发展,开关电源的应用日益普及。为此,从消除开关电源产生的电磁干扰角度看,还应考虑采用emi滤波器。emi滤波器的设计与传统滤波器不同,除了要对电磁干扰的高频带给以尽可能的衰减外,还要求在截止频率下,尽量使电源、负载阻抗和滤波器相应元件阻抗接近,并遵循两条基本原则:1)滤波器的串联电感要接到低阻抗电源或低阻抗负载;2)滤波器的并联电容要接到高阻抗电源或高阻抗负载。这样才能提高emi滤波器的实际应用效果。滤波器的正确安装方式也很重要,如在线路板上安装,电磁干扰直接进入滤波器,就会降低滤波效果,所以滤波器必须屏蔽。

3.3 接地

正确的接地可以有效地抑制干扰信号对其它设备的影响。接地、滤波和屏蔽3种基本方法都可以增强电磁设备的电磁兼容性,既可以单独采用实施,也可以相互补充采用。从对总体的作用考虑,良好的接地可以降低干扰频率的能量;屏蔽能够隔离电磁辐射耦合的途径,降低辐射的能量;而滤波则可以对通过电源传导的干扰能量进

行衰减。

4 结论

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。在自动化工程设计及应用中,只要充分考虑设备的电磁兼容性,并通过各种技术措施和管理办法就可以消除电磁干扰,提高设备的稳定性和可靠性。

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