變電所二次系統電磁兼容抗擾度指標分析

阿不都熱依木　伊儉

摘要：變電所二次系統會受到電磁環境的影響，鑒于此種情況，對變電所二次系統的電磁抗擾度測試就顯得相當重要。結合系統所在的環境及相關的因素對電磁環境進行相關方面的測量，通常情況下環境參數的測量包括了工頻電場、穩定持續磁場、操作瞬態電場及磁場、雷電、短路等方面。文章對變電所二次系統電磁兼容抗擾度指標分析進行了闡述。

關鍵詞：變電所；二次系統；電磁兼容；抗擾度指標；電磁環境；環境參數 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM723 文章編號：1009-2374（2017）04-0138-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.04.070

隨著智能化的發展，電子設備逐漸替代了工作人員的部分工作，比如對于設備運行情況監控，這一類設施已經是變電所工作系統的一部分。自動化水平提升主要依靠的是各種弱電設備對相關方面的數據進行采集及分析。就變電所的環境而言，屬于強磁環境。二次電力系統由于受電磁干擾從而造成系統的失誤，任何一個錯誤的指令都有可能會導致整個電力系統出現巨大的問題，因此針對二次系統的影響因素要采取相應的措施以保證整體電力系統的正常運行。

1 二次系統及其發展

二次系統是指由二次設備及二次回路構成的系統，為電力系統的安全生產、經濟運行、電力的可靠供給提供了重要的保障。二次系統的構成比較復雜，主要包括二次電路、信號系統、控制系統、同步系統、保護系統、測量系統、直流系統等。就二次系統的發展來看經歷了四個階段，首先是就地分散控制，也可以稱之為一對一的控制，適用的對象主要是小型的變電所；其次是集中控制，主要是通過中央控制室的設立，對所內的所有設備進行集中控制，在節省材料的同時運行的安全性也所提高；再次是單元控制。該方法是將單元控制室與網絡控制室結合在一起。采用該方式對工作人員的工作條件有一定的改善作用；最后是綜合控制，以計算機為核心，完成監察、保護、測量、調節、分析、計劃、決策等工作，實現運行效果的最優，體現了較高的自動化水平，是發展的主要趨勢。

2 變電所的電磁環境的相應的參數

變電所的電磁環境可以分為兩個方面，分別是瞬態電磁環境、工頻電磁環境。不同的電磁環境在進行相應的操作的時候產生的磁場是不同的。對于后者而言，在操作的時候會產生瞬變電場和磁場，具體的操作包括開關操作以及雷擊變電所附近所產生的脈沖磁場。對于一次回路及二次回路而言，二者存在一定的電磁聯系。處在瞬變電磁環境時，作用于二次系統的時候可以是電磁脈沖的形式，并且作用的方式是直接作用。另外，可以經過不同的耦合途徑轉入到二次回中并對二次系統的環境造成一定的影響，比如暫態的騷擾。工頻短路的時候會產生較強的電磁干擾與高的地電位升。

通過對不同情況下的電磁環境的分析，可以看出短時磁場及雷擊時產生的磁場影響最大，操作瞬時磁場的影響次之。為了有效地應對及抑制相應的變化對二次系統產生的影響，二次系統應該采取一定的保護及屏蔽

措施。

3 二次系統的端口劃分

端口是指外部電磁環境與特定設備之間的特定界面接口，不管通過什么樣的方式輻射及傳導電磁騷擾，最終都是作用在設備內部的。由此可以看出，設備的端口與設備抗干擾之間有著直接的聯系。電磁干擾作用于設備主要有兩種途徑：一種是傳導耦合；另一種則是輻射耦合，與之相對應的設備端口可以分為外殼端口以及電纜端口兩種。從作用的對象來看，前者為物理邊界，作用在于防止、削弱外部的電磁場透過邊界對設備內部產生作用。另外，可以防止設備內部的電磁場通過此邊界傳播到外部。承受區域電磁環境的主要是設備的外殼，并且是直接承受的方式。電纜端口則是指設備之間相聯接的電源線路及接口，包括了信號端口、接地端口、電源端口。

對于電源端口而言，包括了直流電源與交流電源的輸入，為其他的設備供電電源輸出。直流電源帶來的電磁干擾主要有兩方面：首先是變電所區域內的電磁環境耦合；其次是來自電池整流器操作。交流電源產生的電磁騷擾來源相對的要多一點，除了在區域內電磁環境的耦合外，電容負荷、開關操作、大涌流負荷、大型電感等操作者會在端口連接的纜線上產生傳導騷擾，并且強度也比較大。

二次電纜的安裝位置可以是多變的，比如建筑物的內部及外部相關的連接電纜，某些設備如高壓設備，電信連接的線纜，除此之外還有受保護連接電纜。不同的設備產生并導入的端口的電磁強是不一樣的。不同端口的空間電磁環境與相聯的電纜位置有著密切的聯系，二者之間呈現一定的相關性。比如聯接信號端口的電纜，在變電所區域內可能與開關裝置存在耦合。總體上來講，信號端口與二次電纜的安裝位置有著相關關系。功能端口與其他端口的區別在于與地連接，通常是與地網連接。可能會存在接地故障并且伴有大電流流過。

4 二次設備安裝的位置

設備的不同位置受到的干擾的強度也是不同的，依據受到干擾的程度可以劃分為三個區域，即強電磁區、被保護區、變電所外圍區域。

就強電磁區域而言，具體的區域有繼保室、開關場地、控制室等。在沒有任何的屏蔽及保護措施的作用下，受到的電磁作用也是最強的。對于該區域的設備的防護工作而言，要依據環境的情況進行相應的抗干擾實驗。對于被保護區域而言，區域可能是已經采取了一定的防護措施，也可能是受到的電磁干擾較弱。對于該區域的抗干擾實驗，可以按照常規的設備試驗標準來進行。在該區域也可能會受到傳導電磁的影響，因此該區域的抗干擾要求也應該和高強度區域一樣從電磁環境的具體的特征來進行考慮。變電所的外圍區域，該區域由于沒有過多的設施，因此受到的電磁干擾的強度較弱，電磁環境也不是特別復雜。對于該區域的相關實驗可以以常規的標準來進行，但不排除受到傳導電磁干擾的可能性，因此對于抗傳導干擾也要從現場的具體情況來考慮。變電所的電磁環境可以分為兩個部分：首先是空間電磁環境；其次是傳導電磁環境。對于強電磁場而言，可能存在并又同時受到這兩種電磁環境的影響。而對于保護區及變電所外圍的區域而言，則沒有受到空間電磁環境的影響。從距離方面進行考慮，距離變電所越遠，瞬態電磁干擾的作用就會相應衰減，并且與距離成正比，甚至可以忽略不計，但是此時要考慮到工頻傳導帶來的影響。

由于不同的設備之間要有線路進行連接，線路包括了監測、通信、測量，經過不同區域的二次電纜會受到相應的電磁作用。對于線纜經過的區域可以做如下的劃分，即高壓設備連線，斷路器，電壓、流互感器。還可以有開關連線、電信連線、建筑物內的線路和受保護的連線。

5 抗干擾要求

對于抗干擾要求可以從兩個方面來考慮：首先，是一般情況下的抗干擾，也可以理解為通常的抗干擾要求。二次系統的抗干擾能力對于設備的正常運行有著重要的作用，所謂抗干擾是指電磁干擾存在的情況下，設備在運行過程中其自身的功能不受影響的能力。設備的抗干擾能力與變電所內的設備安裝位置有著密切的聯系，不同類型的設備對于抗干擾的能力的要求不同。為有效地應對電磁干擾對設備產生的影響，在進行相應的防護工作前要進行兼容測試，對于變電所內設備保證在不同的電磁環境下都能夠達到相應的要求。這些電磁場包括了輻射電磁場、脈沖群干擾、承受靜電放電、浪涌沖擊等；其次，還有電能質量抗干擾能力測試，方式具體有電壓暫降、短時中斷、電壓變化等。

除了一般性的實驗，還要進行某些較為特殊的實驗，比如短時磁場、阻尼振蕩磁場、振蕩波實驗、阻尼振蕩波實驗等。

6 抑制措施

抗干擾性能與設備的接地性能有一定的聯系，通常來說二者之間是呈正比的。常用的接地主要有三種，分別是用于電磁兼容屏蔽、信號參考點、電氣安全。在具體的操作方層面，通常是將接地線引出后接地。考慮到電磁干擾的復雜性，應用更為廣泛的是等電位接地網，相關設備可以就近連接電網，對于電流環路導致的共阻抗耦合效果明顯。

其他的方式還有電磁屏蔽，該方式是利用屏蔽體，將電波耦合的途徑切斷，對不同區域的電磁場進行抑制。電源濾波器的特點在于低頻通、高頻阻的特點。其原因在于供電線路存在不同的分路，干擾信號容易經過線路對二次系統造成一定的影響，需要采取一定的隔離措施。對于抗干擾設備的選擇要注意類型，同時將設備安裝在電源進線前端。

光電隔離或者也可以利用相應的軟件。采用軟件抗干擾的原理是利用軟件編程對干擾采取一定的措施，從而來保證系統的正常運行。采用該種方法的優點在于設計靈活、節約資源、操作簡單，在應用方面已經較為

廣泛。

7 結語

本文對變電所的電磁環境及相關的因素進行了說明。由于變電所的自身環境的復雜性，受到的干擾相對較多。對于干擾因素的影響，可以從切斷耦合路徑方面考慮，也可以從源頭上消除，還可以讓影響減弱。在具體操作中要依據實際情況靈活地進行選擇，并且在工作中總結經驗，以保證電力系統的平穩正常運行。

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作者簡介：阿不都熱依木（1977-），男（維吾爾族），新疆莎車人，供職于獨山子石化公司供水供電公司變電站；伊儉（1983-），男，遼寧沈陽人，供職于獨山子石化公司供水供電公司變電站。

（責任編輯：小 燕）