高壓變電站對電磁兼容實驗室影響的預分析

廖勇帆

摘要：高壓輸電線路產生的電磁輻射，會對周圍的環境造成一定的影響。由于電磁兼容測試具有的特殊性，相關標準對電磁兼容實驗室的測量試驗環境有明確的條件和要求。根據標準測試要求，分析高壓變電站對電磁兼容實驗室的影響。

關鍵詞：變電站;電磁兼容;環境要求;研究設備

中圖分類號：R122.4

文獻標識碼：A

DOI：10.15913/j .cnki.kj ycx.2019.11.050

隨著人口的不斷增加，許多地方的高壓變電站由郊區逐漸搬遷到市區。然而，高壓輸電線路產生的電磁輻射，會對周圍的環境造成一定的影響。電磁兼容（ EMC）是專門研究設備或系統在其電磁環境中符合要求運行且不對其環境中的任何設備產生無法忍受的電磁干擾的。電磁兼容包含下面兩個方面的內容：①設備在其正常運行的狀態下對所在環境產生的電磁干擾不超過法規的要求;②設備在其所在的電磁環境中能正常工作不受干擾。因此，檢測醫用電氣設備的電磁兼容性能，不僅是為了確保醫用電氣設備自身安全運行的需要，同時，也是為了其他電氣設備或系統能夠正常工作，防止醫用電氣設備對患者造成傷害和其他不良影響。

1 電磁騷擾源

目前，國內高壓變電站普遍存在復雜的電磁環境，主要產生兩類電磁干擾：①穩態電磁干擾，以工頻磁場和電場的形式存在;②瞬態電磁干擾，主要以雷擊浪涌和開關通斷等產生的瞬態電壓和脈沖群的形式存在[1]。由于高壓變電站內部存在大量的隔離開關和斷路器等，因此，在電力系統運行時要經常操作開關。而當開關操作時，在高壓母線上會產生復雜的瞬態電壓和電流，并且在母線周圍空間內產生許多瞬態的電磁場。這些電磁場由于產生時間極短，因此電場的幅值較高，而且電場包含的頻率分量從幾十千赫茲到上百兆赫茲。因此，在高壓變電站內電磁騷擾是非常強烈的，并且這些電磁騷擾的種類復雜繁多。

常見的電磁騷擾源如下[2]：①高壓回路中操作短路器或隔離開關所引起的脈沖群;②雷電引起的浪涌現象;③高壓設備周圍產生的工頻磁場;④靜電放電;⑤由于電氣設備內部或外部電氣設備產生的高頻傳導騷擾和輻射騷擾。

2 電磁兼容測試要求

由于電磁兼容測試的特殊性，在GB/T 6113系列標準和CNAS-CL16： 2013標準中，對電磁兼容實驗室的測量試驗環境提出明確的條件和要求。

電磁兼容的發射和抗擾度測試必須具有可重復性，要求實驗室提供的測量數據必須具有可重現性，試驗數據與測量地點、環境條件，尤其是與環境電平無關。

標準明確規定抗擾度試驗的試驗環境必須考慮需要試驗的環境，必須在規定的物理環境（比如溫度或濕度范圍）和規定的電磁環境下建造。根據《電磁兼容試驗和測量技術：工頻磁場抗擾度試驗》（ GB/T 17626.82006）測試標準中對工頻磁場抗擾度試驗的電磁環境有明確的要求——實驗室的電磁環境應能保證正確地操作受試設備，而不影響試驗結果。其中特別要求，實驗室的背景噪聲電磁場應至少比所選定的試驗等級低20 dB。

要求測試設備和受試設備不受環境影響。隨著科技的發展，越來越多電磁敏感程度更高的電子元件應用在醫療器械設備和系統中，工作頻率在幾千赫茲以上的設備對工頻干擾的敏感度很低。而變電站的瞬態電磁干擾具有豐富的高頻成分，極易通過空間耦合或傳導耦合的方式對設備形成干擾。因此，在此復雜的電磁環境下測量設備和受試設備都無法正常工作，也無法進行測試。

為了滿足電磁兼容標準的測試要求，電磁兼容實驗室需要建造專業的電波暗室和電磁屏蔽室來確保周圍的電磁環境電平足夠低，并要求試驗場地的電壓駐波比SVSWR≤6 dB，屏蔽效能在1-6 GHz（或10 GHz）頻率范圍內滿足屏蔽效能> 80 dB（或90 dB）。

如果在惡劣的電磁環境下建造實驗室，會嚴重影響實驗室的基本性能。如果在電磁兼容實驗室附近興建一大型高壓變電站，電磁環境將下降為最低等級的電磁環境——嚴酷惡劣的工業環境，此類電磁環境的特征如下：①載流量是幾十千安的導體、母線或中壓和高壓線路;②對電路系統起保護作用的接地裝置;③鄰近高壓母線的區域;④周圍存在大功率電氣設備的區域。

為了保證電磁兼容試驗的正常進行，測試實驗室的電磁環境建議是電磁保護良好的環境，此類環境的特征如下：①周圍不存在像變壓器這類可能產生電磁泄漏的電氣設備;②周圍不存在高壓母線的影響;⑧遠離電氣設備或系統的接地保護裝置、工業區和高壓變電所。

家用電器產生的最大磁場強度值如表1所示，400 kV線路產生的磁場強度值如表2所示，高壓變電所區域的磁場強度值如表3所示，電廠中的磁場強度值如表4所示，均是在不同環境下測得的最大磁場強度數據[3]。

3 結論

由此可知，如果電磁兼容實驗室附近修建變電站，變電站所產生的穩態電磁干擾和瞬態電磁干擾可能導致發射試驗的電磁環境不穩定。因此，為了保證電磁兼容實驗室的測試能正常運行，不建議在其附近興建變電站。

參考文獻：

[1]唐曉輝.變電站的電磁干擾預測分析[D].天津：河北工業大學，2007.

[2]秦曉輝.微機保護電磁兼容研究及變電站內電磁干擾的傳播途徑[D].北京：華北電力大學，2003.

[3]國網武漢高壓研究院.GB/T 17626.8-2006電磁兼容試驗和測量技術工頻磁場抗擾度試驗[S].出版社不詳，2006.