变电站内高压开关的电磁干扰问题剖析

纪宏艳 王贺斌

【摘 要】高压开关是电力系统当中非常重要的一部分，用来对整个电力系统进行控制与保护，以使电力系统安全、稳定的运行。然而变电站运行过程中，经常会受到很多因素的影响，使得高压开关出现电磁干扰问题，不利于其正常使用。基于此，本文通过对电磁干扰危害的简单介绍，进而阐述了变电站内高压开关的电磁干扰问题，之后以此为基础，探讨了国家相关标准，减少操作开关过程对二次设备产生的电磁干扰。

【关键词】变电站；高压开关；电磁干扰

引言：近年来，在我国经济快速增长的背景下，逐渐推动了电力行业的发展，使得电力行业应用了更多的电子控制保护元件，通过这些元件的应用，有效提升了对电力设备的保护力度，使得电力设备可以安全、稳定的运行。但与保护元件相比，高压开关具有较强的敏感性，更容易受到电磁的干扰，导致其控制能力受到一定影响。因此，对变电站内高压开关的电磁干扰问题进行研究具有重要意义，为进一步提升高压开关的抗电磁干扰能力奠定良好基础。

一、电磁干扰的危害

作为电力系统当中的重要组成部分，高压开关受到电磁干扰影响之后，不仅会产生通信不正常，性能减弱等问题，而且还会出现设备误动的情况，对整个电力系统的运行以及工作人员的生命健康造成较大威胁，具体来说，主要体现在以下几个方面：首先，在电磁干扰的影响下，会使整个电力系统的安全性、稳定性降低，严重的甚至会出现损坏的情况，导致系统无法正常运行；其次，会对通信系统造成一定影响，无法传递准确的信号；再次，由于电磁干扰的存在，很容易对保护设备造成一定影响，使其出现误动情况，进而引发电网事故；最后，还可能在电力系统内，出现涌浪电流，严重损坏二次设备[1]。此外，还会对数字网络造成一定影响，使其无法正常运行，导致系统出现死机的状况。

二、变电站内高压开关的电磁干扰问题

（一）开关操作

在电力系统内，存在很多的开关，如断路器开关等，在操作这些开关时，就会对二次设备产生电磁干扰。控制开关的过程中，会产生瞬间电磁脉冲，这一脉冲具有频率高，前沿陡峭的特点，使得触头之间，产生电弧的熄灭与重燃。同时，在中断的母线处，还会出现高频电流波，以及高频电压波，这些波通过阻尼振动的方式，逐渐向外扩散，从而对二次设备造成了一定的电磁干扰，即阻尼振动波干扰，以及阻尼振荡磁场干扰[2]。

（二）电感性设备

在变电站内，应用了大量电感性设备，如电动机、继电器等，将这些电感性设备从系统中断之后，会将触点间的绝缘击穿，形成了脉冲群形式的暂态瞬间骚扰，即电快速瞬变脉冲群干扰。

（三）雷电

雷电是一个较为常见的自然现象，这一自然现象的出现，也会产生较为严重的电磁干扰。对于雷电来说，实质上就是大气放电的现象，会直接对高压开关进行干扰，使其无法正常运行。同时，还会利用接地系统、互感器等设备与二次设备间的耦合，流到二次设备内，从而对其产生一定影响，即浪涌干扰与脉冲磁场干扰。

（四）运行时的电力装置

不论是母线还是其他线路，在运行的过程中，都会在工频电流的影响下，出现工频磁场，从而產生了一定的干扰。对于工频磁场来说，是一种正弦波，一般情况下，该磁场并不是很大，产生的干扰较弱。而如果出现一定故障，会在故障电流的作用下，出现较强的磁场，但持续时间通常不是很长，保护设备运行后，磁场就会恢复到一般情况下[3]。其中，熔断器的持续时间最短，只有几毫秒，保护继电器的持续时间最长，可达4秒左右。

（五）射频发射设备

在电力系统的周围，存在很多射频发射设备，如电台、电视的接受与发射设备，电话的信号塔，以及发电站内应用的对讲机，都会产生一定的电磁干扰，使得二次设备运行时，出现射频场感应的传导干扰与射频电磁场辐射干扰。

（六）静电放电

静电放电时，波前时间较短，大概在1ns左右，但阻尼波尾时间较长一些，通常在几十纳秒，导致整个波形当中，幅值为上万伏。同时静电破坏性较大，很容易导致电气设备损坏，部分设备失灵等，甚至还会使系统数据丢失，不利于电力设备的正常运行。而在变电站内，存在很多容易出现静电的地方，如电气设备的按键，工作人员流动较大的地方等[4]。

（七）谐波干扰

近年来，随着电力电子元件应用数量的不断增加，虽然提升了整个电力系统的运行效率，但会产生大量的谐波污染，从而对电网造成一定危害，不仅降低了监测的存取额度，而且还干扰了动作的准确性，导致设备无法正常运行。

（八）电源质量

电源质量出现问题后，也会产生一定的电磁干扰，如电压突然消失，电源频率出现改变等，这些电源质量问题，就会影响数据传递，很容易导致数据丢失，进而引发通信中断的问题。同时，如果出现电力装置故障，或者是系统内负荷急速增加，导致电压暂降，在一些特殊情况下，甚至会产生多次暂将。

三、国家相关标准分析

（一）GB/T11022标准

国家相关部门为了降低电磁干扰对高压开关的影响，制定出了相应的制度标准，即GB/T11022，主要内容包括以下五个方面：（1）进行电快速瞬变脉冲群抗扰度试验，以确定各元件开闭时，是否对二次系统造成影响；（2）振动波抗扰度试验，以确保定主回路中断与连接时，是否对二次系统造成影响；（3）在直流电源处，需要进行纹波抗扰度试验，以确定产生的纹波电压，是否会对二次系统造成影响；（4）在交流电处，进行电压降低、暂断与电压变化抗扰度试验，以确定交流电源出现上述几种现象时，是否会对二次系统造成影响；（5）在直流电源处，进行电压降低、暂断与电压变化抗扰度试验，以确定直流电源出现上述几种现象时，是否会对二次系统造成影响[5]。

由上述几项内容可知，现有规定当中，只是要求对二次系统进行试验，且试样数量为5个，而在现代科学技术快速发展的背景下，电力系统内电子设备数量逐渐增加，只是通过五个试验往往很难有效降低电磁干扰，因而需要对其进行完善。

（二）GB/T17626标准

变电站内，控制开关时，会产生阻尼振动波干扰，以及阻尼振动磁场干扰，两者经常出现在变电站，而在其他场所则很少出现。因此，本节以上述两个干扰为主要研究对象。

对振动波干扰进行检测时，幅值通常在2.5kV以下，符合GB/T17626标准的要求。但从振动频率的角度来说，AIS变电站的振动频率在1MHz左右，GIS变电站更高，频率将近为40MHz。而在GB/T17626标准当中，要求振动频率在1MHz以下，无法有效对高压开关进行考量，应对其进行修改。目前，国际相关部门颁布的IEC61000-4-18标准当中，就对这一内容进行了修改，加入了3MHz、10MHz以及30MHz三个标准，这可以为我国新标准的制定提供一定借鉴意义。

总结：综上所述，变电站运行的过程中，受到多种因素的影响，经常会出现高压开关电磁干扰的现象，从而影响整个电力系统的运行。同时，现有标准当中，还存在很多缺陷，不利于降低高压开关的电磁干扰。所以，我国应向国际接轨，制定出更加完善的标准，以减弱高压开关的电磁干扰。

参考文献：

[1]张一茗，李少华，金光耀，等.电磁干扰对智能高压开关二次设备的影响研究[J].高压电器，2017，16（02）：196-203.

[2]吴克元，黄阳岗，周劲武.一起开关柜智能装置电磁干扰的研究分析[J].湖南电力，2017，11（02）：55-56.

[3]周华，李伟奇，闫站正.电磁干扰对高压开关设备可靠性的影响[J].科技资讯，2018，16（03）：36-36.

[4]段杰灵.浅述35kv变电站继电保护装置对策[J].山东工业技术，2017，03（10）：183-183.

[5]何理，邙强，千延力，等.关于电磁干扰在系统设计中的防护方法[J].世界有色金属，2018，12（23）：78.

作者简介：

一作：纪宏艳1990年8月，女，汉，河南驻马店，助理工程师，本科；二作：王贺斌（1993年8月），男，汉，河南驻马店，助理工程师，本科、450000

（作者单位：河南驻马店）