变电所二次系统电磁兼容抗扰度指标分析

阿不都热依木　伊俭

摘要：变电所二次系统会受到电磁环境的影响，鉴于此种情况，对变电所二次系统的电磁抗扰度测试就显得相当重要。结合系统所在的环境及相关的因素对电磁环境进行相关方面的测量，通常情况下环境参数的测量包括了工频电场、稳定持续磁场、操作瞬态电场及磁场、雷电、短路等方面。文章对变电所二次系统电磁兼容抗扰度指标分析进行了阐述。

关键词：变电所；二次系统；电磁兼容；抗扰度指标；电磁环境；环境参数 文献标识码：A

中图分类号：TM723 文章编号：1009-2374（2017）04-0138-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.04.070

隨着智能化的发展，电子设备逐渐替代了工作人员的部分工作，比如对于设备运行情况监控，这一类设施已经是变电所工作系统的一部分。自动化水平提升主要依靠的是各种弱电设备对相关方面的数据进行采集及分析。就变电所的环境而言，属于强磁环境。二次电力系统由于受电磁干扰从而造成系统的失误，任何一个错误的指令都有可能会导致整个电力系统出现巨大的问题，因此针对二次系统的影响因素要采取相应的措施以保证整体电力系统的正常运行。

1 二次系统及其发展

二次系统是指由二次设备及二次回路构成的系统，为电力系统的安全生产、经济运行、电力的可靠供给提供了重要的保障。二次系统的构成比较复杂，主要包括二次电路、信号系统、控制系统、同步系统、保护系统、测量系统、直流系统等。就二次系统的发展来看经历了四个阶段，首先是就地分散控制，也可以称之为一对一的控制，适用的对象主要是小型的变电所；其次是集中控制，主要是通过中央控制室的设立，对所内的所有设备进行集中控制，在节省材料的同时运行的安全性也所提高；再次是单元控制。该方法是将单元控制室与网络控制室结合在一起。采用该方式对工作人员的工作条件有一定的改善作用；最后是综合控制，以计算机为核心，完成监察、保护、测量、调节、分析、计划、决策等工作，实现运行效果的最优，体现了较高的自动化水平，是发展的主要趋势。

2 变电所的电磁环境的相应的参数

变电所的电磁环境可以分为两个方面，分别是瞬态电磁环境、工频电磁环境。不同的电磁环境在进行相应的操作的时候产生的磁场是不同的。对于后者而言，在操作的时候会产生瞬变电场和磁场，具体的操作包括开关操作以及雷击变电所附近所产生的脉冲磁场。对于一次回路及二次回路而言，二者存在一定的电磁联系。处在瞬变电磁环境时，作用于二次系统的时候可以是电磁脉冲的形式，并且作用的方式是直接作用。另外，可以经过不同的耦合途径转入到二次回中并对二次系统的环境造成一定的影响，比如暂态的骚扰。工频短路的时候会产生较强的电磁干扰与高的地电位升。

通过对不同情况下的电磁环境的分析，可以看出短时磁场及雷击时产生的磁场影响最大，操作瞬时磁场的影响次之。为了有效地应对及抑制相应的变化对二次系统产生的影响，二次系统应该采取一定的保护及屏蔽

措施。

3 二次系统的端口划分

端口是指外部电磁环境与特定设备之间的特定界面接口，不管通过什么样的方式辐射及传导电磁骚扰，最终都是作用在设备内部的。由此可以看出，设备的端口与设备抗干扰之间有着直接的联系。电磁干扰作用于设备主要有两种途径：一种是传导耦合；另一种则是辐射耦合，与之相对应的设备端口可以分为外壳端口以及电缆端口两种。从作用的对象来看，前者为物理边界，作用在于防止、削弱外部的电磁场透过边界对设备内部产生作用。另外，可以防止设备内部的电磁场通过此边界传播到外部。承受区域电磁环境的主要是设备的外壳，并且是直接承受的方式。电缆端口则是指设备之间相联接的电源线路及接口，包括了信号端口、接地端口、电源端口。

对于电源端口而言，包括了直流电源与交流电源的输入，为其他的设备供电电源输出。直流电源带来的电磁干扰主要有两方面：首先是变电所区域内的电磁环境耦合；其次是来自电池整流器操作。交流电源产生的电磁骚扰来源相对的要多一点，除了在区域内电磁环境的耦合外，电容负荷、开关操作、大涌流负荷、大型电感等操作者会在端口连接的缆线上产生传导骚扰，并且强度也比较大。

二次电缆的安装位置可以是多变的，比如建筑物的内部及外部相关的连接电缆，某些设备如高压设备，电信连接的线缆，除此之外还有受保护连接电缆。不同的设备产生并导入的端口的电磁强是不一样的。不同端口的空间电磁环境与相联的电缆位置有着密切的联系，二者之间呈现一定的相关性。比如联接信号端口的电缆，在变电所区域内可能与开关装置存在耦合。总体上来讲，信号端口与二次电缆的安装位置有着相关关系。功能端口与其他端口的区别在于与地连接，通常是与地网连接。可能会存在接地故障并且伴有大电流流过。

4 二次设备安装的位置

设备的不同位置受到的干扰的强度也是不同的，依据受到干扰的程度可以划分为三个区域，即强电磁区、被保护区、变电所外围区域。

就强电磁区域而言，具体的区域有继保室、开关场地、控制室等。在没有任何的屏蔽及保护措施的作用下，受到的电磁作用也是最强的。对于该区域的设备的防护工作而言，要依据环境的情况进行相应的抗干扰实验。对于被保护区域而言，区域可能是已经采取了一定的防护措施，也可能是受到的电磁干扰较弱。对于该区域的抗干扰实验，可以按照常规的设备试验标准来进行。在该区域也可能会受到传导电磁的影响，因此该区域的抗干扰要求也应该和高强度区域一样从电磁环境的具体的特征来进行考虑。变电所的外围区域，该区域由于没有过多的设施，因此受到的电磁干扰的强度较弱，电磁环境也不是特别复杂。对于该区域的相关实验可以以常规的标准来进行，但不排除受到传导电磁干扰的可能性，因此对于抗传导干扰也要从现场的具体情况来考虑。变电所的电磁环境可以分为两个部分：首先是空间电磁环境；其次是传导电磁环境。对于强电磁场而言，可能存在并又同时受到这两种电磁环境的影响。而对于保护区及变电所外围的区域而言，则没有受到空间电磁环境的影响。从距离方面进行考虑，距离变电所越远，瞬态电磁干扰的作用就会相应衰减，并且与距离成正比，甚至可以忽略不计，但是此时要考虑到工频传导带来的影响。

由于不同的设备之间要有线路进行连接，线路包括了监测、通信、测量，经过不同区域的二次电缆会受到相应的电磁作用。对于线缆经过的区域可以做如下的划分，即高压设备连线，断路器，电压、流互感器。还可以有开关连线、电信连线、建筑物内的线路和受保护的连线。

5 抗干扰要求

對于抗干扰要求可以从两个方面来考虑：首先，是一般情况下的抗干扰，也可以理解为通常的抗干扰要求。二次系统的抗干扰能力对于设备的正常运行有着重要的作用，所谓抗干扰是指电磁干扰存在的情况下，设备在运行过程中其自身的功能不受影响的能力。设备的抗干扰能力与变电所内的设备安装位置有着密切的联系，不同类型的设备对于抗干扰的能力的要求不同。为有效地应对电磁干扰对设备产生的影响，在进行相应的防护工作前要进行兼容测试，对于变电所内设备保证在不同的电磁环境下都能够达到相应的要求。这些电磁场包括了辐射电磁场、脉冲群干扰、承受静电放电、浪涌冲击等；其次，还有电能质量抗干扰能力测试，方式具体有电压暂降、短时中断、电压变化等。

除了一般性的实验，还要进行某些较为特殊的实验，比如短时磁场、阻尼振荡磁场、振荡波实验、阻尼振荡波实验等。

6 抑制措施

抗干扰性能与设备的接地性能有一定的联系，通常来说二者之间是呈正比的。常用的接地主要有三种，分别是用于电磁兼容屏蔽、信号参考点、电气安全。在具体的操作方层面，通常是将接地线引出后接地。考虑到电磁干扰的复杂性，应用更为广泛的是等电位接地网，相关设备可以就近连接电网，对于电流环路导致的共阻抗耦合效果明显。

其他的方式还有电磁屏蔽，该方式是利用屏蔽体，将电波耦合的途径切断，对不同区域的电磁场进行抑制。电源滤波器的特点在于低频通、高频阻的特点。其原因在于供电线路存在不同的分路，干扰信号容易经过线路对二次系统造成一定的影响，需要采取一定的隔离措施。对于抗干扰设备的选择要注意类型，同时将设备安装在电源进线前端。

光电隔离或者也可以利用相应的软件。采用软件抗干扰的原理是利用软件编程对干扰采取一定的措施，从而来保证系统的正常运行。采用该种方法的优点在于设计灵活、节约资源、操作简单，在应用方面已经较为

广泛。

7 结语

本文对变电所的电磁环境及相关的因素进行了说明。由于变电所的自身环境的复杂性，受到的干扰相对较多。对于干扰因素的影响，可以从切断耦合路径方面考虑，也可以从源头上消除，还可以让影响减弱。在具体操作中要依据实际情况灵活地进行选择，并且在工作中总结经验，以保证电力系统的平稳正常运行。

参考文献

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[J].科学中国人，2014，（23）.

[2] 赵军，陈维江，张建功.智能变电站二次设备对开关瞬态的电磁兼容抗扰度要求分析[J].高电压技术，2015，（5）.

[3] 肖勇尧.关于变电所的电磁防护研究[J].科技与企业，2013，（10）.

作者简介：阿不都热依木（1977-），男（维吾尔族），新疆莎车人，供职于独山子石化公司供水供电公司变电站；伊俭（1983-），男，辽宁沈阳人，供职于独山子石化公司供水供电公司变电站。

（责任编辑：小 燕）