变电站电磁干扰（精选8篇）
变电站电磁干扰 篇1
摘要：变电站抗电磁干扰是一项提高变电站安全、可靠稳定运行水平, 降低运行维护成本, 提高经济效益及提供高质量电能服务的重要手段。故笔者结合多年工作经验, 结合电磁干扰的三个要素对变电站抗电磁干扰的措施进行了总结, 以供参考。
关键词：变电站,电磁干扰,共抗耦合,敏感度
0引言
电磁干扰源的能量通过各种途径以传导或辐射方式耦合至变电站的一次系统和二次回路, 表现为在电力线、信号线、控制回路和自动化系统上的干扰电压和干扰电流的水平或电场和磁场的水平。因此, 电磁兼容是至关重要的问题。但电磁环境是千变万化的, 要真正达到经济上和技术上的电磁兼容, 保证一、二次设备运行的可靠性, 必须根据具体情况, 灵活运用各种技术和措施。
消除或抑制干扰应针对电磁干扰的三要素进行, 即消除或抑制干扰源;切断电磁耦合途径;降低装置本身对电磁于扰的敏感度。对于变电站综合自动化系统来说, 重点应放在后两方面。
1抑制干扰源的影响
外部干扰源是变电站综合自动化系统外部产生的, 无法消除。但这些干扰往往是通过连接导线由端子串入自动化系统的, 因此可从两方面抑制干扰源的影响:
1.1屏蔽措施
1.1.1一次设备与自动化系统输入、输出的连接采用带有金属外皮 (屏蔽层) 的控制电缆, 电缆的屏蔽层两端接地, 对电场耦合和磁耦合都有显著的削弱作用
当屏蔽层一点接地时, 屏蔽层电压为零, 可显著减少静电感应 (电容耦合) 电压;当两点接地时, 干扰磁场在屏蔽层中感应电流, 该电流产生的磁通与干扰磁通方向相反, 互相抵销, 因而显著降低磁场耦合感应电压。两端接地可将感应电压降到不接地时感应电压的1%以下。
1.1.2二次设备内, 综合自动化系统中的测量和微机保护或自控装置所采用的各类中间互感器的一、二次绕组之间加设屏蔽层, 这样可起电场屏蔽作用, 防止高频干扰信号通过分布电容进入自动化系统的相应部件
1.1.3机箱或机柜的输入端子上对地接一耐高压的小电容, 可抑制外部高频干扰;由于干扰都是通过端子串入的, 当高频干扰到达端子时, 通过电容对地短路, 避免了高频干扰进入自动化系统内部
1.1.4变电站综合自动化系统的机柜和机箱采用铁质材料, 本身也是一种屏蔽
1.2减少强电回路的感应耦合
为了减少变电站综合自动化系统以外由一次设备带来的感应耦合, 可采用以下办法:
1.2.1控制电缆尽可能离开高压母线和暂态电流的入地点, 并尽可能减少平行长度
高压母线往往是强烈的干扰源, 因此, 增加控制电缆和高压母线间的距离, 是减少电磁耦合的有力措施。避雷器和避雷针的接地点、电容式电压互感器、耦合电容器等是高频暂态电流的入地点。控制电缆要尽可能离开它们, 以便减少感应耦合。
1.2.2电流互感器回路的A、B、C相线和中性线应在同一根电缆内, 避免出现环路
1.2.3电流和电压互感器的二次交流回路电缆, 从高压设备引出至监控和保护安装处时, 应尽量靠近接地体, 减少进入这些回路的高频瞬变漏磁通
2接地和减少共阻抗耦合
接地是变电站一、二次设备电磁兼容的重要措施之一, 也是变电站综合自动化系统抑制干扰的主要方法。在变电站设计和施工过程中, 如果能把接地和屏蔽很好地结合起来, 可以解决大部分干扰问题。下面针对一次系统和二次系统的特点, 介绍一些行之有效的接地应注意的问题和方法。
2.1一次系统接地
处理一次系统接地时, 应注意对于引入瞬变大电流的地方应设多根接地线并加密接地网, 以降低瞬变电流引起的地电位升高和地网各点电位差。例如: (1) 设备接地线要接于地网导体交叉处; (2) 设备接地处要增加接地网络互连线; (3) 避雷针、避雷器接地点应采用两根以上的接地线和加密接地网络。
2.2二次系统接地
从电磁兼容的角度, 对二次系统工作接地要求是: (1) 工作接地网 (总线) 各点电位应一致; (2) 多个电路公用接地线时, 其阻抗应尽量小; (3) 由多个电子器件组成的系统, 各电子器件的工作接地应连在一起, 通过一点与安全接地网相连。
降低多个电路共用地线阻抗所产生的噪声电压;避免产生不必要的地环路, 或造成不同接地点有电位差。
3降低装置本身对电磁干扰的敏感度
3.1隔离措施
采取良好的隔离和接地措施, 可以减小干扰传导侵入。在变电站综合自动化系统中, 行之有效的隔离措施有以下几种:
3.1.1模拟量的隔离
变电站的监控系统、微机保护装置以及其他自动装置所采集的模拟量, 大多数都来自一次系统的电压互感器和电流互感器, 它们均处于强电回路中, 不能直接输入至自动化系统, 必须经过设置在自动化系统各种交流输入回路中的隔离变压器隔离, 这些隔离变压器一、二次之间必须有屏蔽层, 而且屏蔽层必须接安全地, 才能起到比较好的屏蔽效果。
3.1.2开关量输入、输出的隔离
变电站综合自动化系统开关量的输入, 主要是断路器、隔离开关的辅助触点和主变压器分头位置等。开关量的输出, 大多数也是对断路器、隔离开关和主变压器分接开关的控制。这些断路器和隔离开关都处于强电回路中, 如果与自动化系统直接相连, 必然会引入强的电磁干扰。因此, 要通过光电耦合器隔离或继电器触点隔离, 这样会取得比较好的效果。
3.2滤波
滤波是抑制自动化系统模拟量输入通道传导干扰的主要手段之一。对于串入信号回路的干扰采用滤波的方法可以有效地滤除。因此, 各模拟量输入回路都需要先经过一个滤波器, 以防止频率混迭。
对于电磁干扰严重的环境, 可采用电容和非线性电阻组成的并联浪涌吸收器, 以抑制暂态干扰。这种浪涌吸收器能有效地抑制共模和差模暂态干扰。因此, 常用在综合自动化系统各子系统的交流输入回路的小电压互感器和小电流互感器的二次侧, 以及直流电源的入口处。电容器的电容量一般可取0.5μF以下;非线性元件一般可用碳化硅Si C, 或氧化锌Zn O、放电管等;理想的非线性电阻应具有热容量大、响应快、电容电流及泄漏电流小、启动电压低和非线性特性好等特点。
4结束语
变电站的抗电磁干扰是一项非常复杂, 且实践性非常强的工作。一种干扰现象可能由若干种因素引起, 及时对其进行科学有效的分析, 研究清楚干扰的性质, 并采取相应的抗干扰措施, 对保证变电站安全、可靠地运行有着十分重要的意义。
参考文献
[1]程坦, 王洪林.浅议变电站内综合自动化系统的抗电磁干扰[J].内江科技.2009.
[2]侯德明.浅析变电站抗电磁干扰的措施[J].价值工程.2010.
变电站控制电磁干扰技术探讨 篇2
电力工业的飞速发展, 继电保护设备和控制设备多采用以大规模集成电路为主体的计算机系统, 二次系统向数字化、集成化和高速化方向发展的同时, 其工作电压已降为0.5～5.5V, 信号电压小, 工作频带宽, 且与一次系统干扰源同频段, 使其对外界干扰的敏感度远大于传统的控制设备。同时, 微机监控系统、微机保护和自动化装置, 经通信线及各种电缆与一次电气系统及其他变电站相连, 极易受到电磁干扰从而发生误操作和故障。变电站系统运行方式的变化、开关的动作、雷电流的出现以及二次回路电缆间的电磁耦合都会对二次回路产生干扰。因此, 变电站综合自动化系统是电力系统电磁干扰和电磁兼容性的问题, 要引起重视。
2 变电站的电磁干扰源分析
2.1 室外电磁干扰源
2.1.1 雷击干扰。
雷电击中变电站后, 大电流将经由接地点泄入地网, 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, 则二次回路接地点的电位将随之升高, 会在二次回路中形成共模干扰, 形成过电压在二次电缆的芯线上感应出感应电势, 叠加在信号上造成干扰。变电站中有大量的数字集成电路装置, 如远动RTU装置、微机保护装置和微机故障录波装置等。这些装置的电源工作电压一般为±5V, 对雷击干扰尤为敏感。
2.1.2 高压开关操作干扰。
开关操作引起的干扰是变电站微机综合自动化系统所受到的最主要的电磁干扰。当线路或变压器发生短路故障时, 在此过程中将感应出很高的脉冲电压和高频振荡电流。当振荡电流和脉冲电压与微机监控系统中要处理的开关量和脉冲量同频段时, 将使监控和保护等二次系统受到影响, 尤其对高速运行和传递数字逻辑信号的微机、计算机干扰更为严重。
2.2 室内电磁干扰源
2.2.1 静电放电干扰。
在环境干燥和合成织物使用量较多的情况下, 运行人员可能带上高电压, 在这些人员接触微机保护及监控设备时, 这些设备可能接受上千伏的放电电压。如果微机保护及监控设备没有良好的接地系统时, 其微机工作芯片的受损是相当严重的。
2.2.2 直流电源的中断和恢复干扰。
在较大的高压变电站直流回路的对地电容很大, 加之高频开关电源的广泛使用, 根据不同情况, 在相应的直流回路故障切除后或其他人为原因引起的直流电源中断后恢复过程中, 微机保护的逆变直流电源的恢复可能是瞬间的, 也可能是具备指数特征。在直流电压的中断和恢复过程中, 微电子设备的内部逻辑回路电位可能发生了畸变, 其配合关系远离了设计要求, 造成功能紊乱而引起信号乃至跳闸命令的错误输出。
3 电磁干扰的干扰源传递途径和耦合方式
3.1 电导性耦合
当两个不同电路的电流流过公共阻抗时, 就会出现共阻抗耦合, 其中一个电路的电流将在另一个电路产生干扰电位。在电力系统发生短路故障时, 地网接地电阻将产生很高的电压降, 地电位升高, 这样便会使接在地网上的二次设备出现很高的电位。接地电阻越大, 电导性耦合干扰就越严重。
3.2 电容性耦合
导体之间存在着分布电容, 干扰源产生的电压干扰信号会通过分布电容的作用在敏感设备上感应出干扰电压, 干扰源电压越大, 频率越高, 一次回路与二次回路靠得越近, 平行线段越长, 容性耦合就越严重。
3.3 电感性耦合
通过磁场产生的干扰, 由导体间的互感引起。当二次回路中电流发生突变时, 交链到二次回路的磁通也随之发生变化, 进而感应出干扰电压, 设一、二次回路间的互感为M12, 一次回路的电流为I1, 则在二次回路中的感应电压为Un:M12 (d11/dt) =jωM12I1
由上式可见, 一次回路暂态电流幅值越大, 频率越高, 一次回路与二次回路间的磁联系越强 (互感M12越大) , 则感性耦合造成的干扰就越大。
3.4 辐射耦合
辐射耦合是指一次回路产生的电磁干扰辐射的干扰能量通过空间电磁波的形式传播到二次回路中产生干扰。根据二次回路接地方式的不同可产生共模和差模两种干扰。电力系统的干扰主要是通过CT、CVT及传输电缆传至低压设备, 其次是通过高频辐射耦合, 主要耦合形式为电导性和电感性耦合。干扰源对二次回路的耦合途径是相当复杂的, 通常情况下都是多种干扰源与多种耦合途径共同存在。
4 变电站电磁兼容性措施
变电站中一次回路的任何暂态过程都会通过不同的耦合途径传入二次回路形成电磁干扰, 二次回路本身也会产生干扰, 三次回路中的设备, 主要包括继电保护、控制、信号、通信和监测等仪器仪表, 它们都属于弱电装置, 耐压能力与抗干扰能力较弱。因此, 不加防范就会干扰二次设备的正常工作, 严重时会造成二次设备绝缘击穿损坏, 形成永久性故障。
4.1 抑制二次干扰的措施
变电站中存在如此多的电磁干扰源, 且对二次回路有诸多的不利影响。因此, 在变电站设计中, 应采取有效措施防止和减少电磁干扰, 即考虑变电站的电磁兼容性。对变电站二次干扰的主要防护措施有以下3个方面:隔离、滤波和屏蔽。
4.1.1 隔离措施。
在变电站中, 二次设备的交流回路通常与互感器相连, 共模干扰电匡通过互感器原、副绕组间的耦合电容进入二次设备, 造成电磁干扰。若在互感器的原、副绕组之间装设一个屏蔽层, 且屏蔽层与铁芯一起接地。形成隔离变压器, 可将共模干扰电压经杂散电容引至屏蔽层入大地, 防止或减少了对二次设备的干扰。隔离就是隔断相互干扰的路径。以切断或削弱它们之间的电磁耦合:例如当两个相互连接的设备地电位相差较大时, 应该在中间连线上接入隔离器, 常见的隔离方法有光电隔离和变压器隔离。a.光电隔离。光电隔离是将发光二极管和光敏三极管封装在一个壳内组成光电耦合器。发光二极管两端为信号输入端, 光敏三极管的集电极和发射极作为输出端, 信号传输由发光二极管在信号电压的控制下发光, 传递给光敏三极管完成。由于是靠光传输信号, 切断了电路地线间的联系, 从而有效地抑制了干扰。但由于输入端和输出端存在杂散电容, 光电隔离在高频时抑制干扰的能力将迅速下降。b.变压器隔离。隔离变压器利用电磁耦合将信号从原边传至副边, 将不同的电路隔离开来, 使共模电压不能形成回路, 从而有效地抑制了共模干扰, 如果隔离变压器带多重屏蔽并可靠接地, 效果会更好。在一些场合还能防止发生反击, 隔离变压器只用于交流电路。
4.1.2 滤波措施。
所谓滤波措施即是将滤波电容器与非线性的电阻元件并联组成浪涌吸收器, 以抑制共模和差模干扰。不同的≤≥线性元件具有不同的特性, 设计时可根据具体需要选用。由于电力系统的接地线被很多的设备所共用, 任何外部电源产生的干扰电流都可以通过传导耦合进入控制电路, 所以对于灵敏的接地导体应配置合适的R F扼流圈;铁氧体磁珠等吸收装置则可用于外部共模干扰引起的外部场去耦。常用的滤波器件还有旁路电容等。
4.1.3 屏蔽措施。
屏蔽技术用于抑制辐射电磁场干扰, 将需要屏蔽的区域用一个屏蔽体包围起来, 使经过异蔽体的电磁场被反射和吸收而衰减, 屏蔽按起作用机理可以分为三类:电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁屏蔽。电场屏蔽主要用于消除容性耦合;磁场屏蔽主要用于抑制感性耦合;电磁屏蔽主要用来防止高频电磁场的影响, 但对于低频磁场的干扰其屏蔽效果是非常小的, 如果屏蔽接地, 则还可以起到静电屏蔽的作用。对于静电屏蔽, 可采用尽量减小外皮的接地阻抗, 外皮接地点尽量靠近被保护的二次设备, 适当增加电缆接地点, 减小高压母线与电缆之间的静电耦合。对于低频干扰, 可将电缆的屏蔽层两端接地, 且接地越良好, 屏蔽效果越明显。对于高频干扰应采用多层屏蔽电缆, 通过屏蔽层与介质分界面上的折反射及在屏蔽层中形成的涡流来减弱干扰能量, 从而有效地抑制高频干扰的侵入。
4.2 计算机等弱电设备的抗干扰措施
变电站内计算机等弱电设备属于敏感设备, 开关、刀闸、变压器、静止无功补偿设备、调相机、母线等干扰源都可通过PT、CT干扰计算机等设备。采取的主要措施是对控制室的信号线和计算机室进行屏蔽。其次是将计算机等弱电设备接地, 将部分干扰信号, 如雷电流、短路电流和瞬态噪声等泄入大地, 达到保护设备的目的。
结语
对干扰的控制, 应从干扰源控制、传播途径切断、提高设备自身性能等几个方面综合进行, 从而有效地控制电磁干扰对电气设备及工作人员的影响, 保证综合自动化变电站的安全, 可靠运行。当前变电站自动化系统已成为变电站不可缺少的组成部分, 它的广泛使用大大提高了变电站自动化水平, 这不仅提高了变电站的可靠性, 而且降低了变电站的运行成本。
摘要：变电站内电磁干扰对微机保护、监控系统的干扰水平比较严重, 需要对自动化变电站内的电磁干扰进行分析与控制。本文探讨了变电站内的主要电磁干扰源及其干扰特性。针对电子设备在变电站中可能遇到的各种电磁干扰, 提出了几种实用的解决电磁干扰问题的措施, 对提高抗电磁干扰能力是行之有效的。
关键词：变电站,设备,电磁干扰,控制
参考文献
[1]林日晖.继电保护装置电磁兼容技术[J].湖北电力, 2007.
电磁兼容与抗干扰技术 篇3
在各种工业控制系统中，随着变频器等电子电力装置的广泛使用，系统的电磁干扰（EMI）日益严重，相应的抗干扰设计（即电磁兼容EMC）已经变得越来越重要。变频器系统的干扰有时能直接造成控制系统的硬件损坏，有时虽不致损坏系统的硬件，但常使智能化控制装置内微处理器的系统程序运行失控，导致控制失灵，从而造成设备和生产事故。因此，如何提高系统的抗干扰能力和可靠性是自动控制系统设计、制造和应用中不可忽视的重要内容，也是计算机控制技术应用和推广的关键之一。一．电磁兼容（EMC）概述
1.电磁兼容的定义
采用一定的技术手段，使同一电磁环境中的各种电子、电气设备都能正常工作，并且不干扰其它设备的正常工作，这就是电磁兼容（英文Electromagnetic Compatibility，缩写为ECM）.国际电工委员会（IEC）对电磁兼容性的定义是“电磁兼容性是电子设备的一种功能，电子设备在电磁环境中能完成其功能而不产生不能容忍的干扰。”
在国家标准GB/T4365-1995中对电磁兼容严格的定义是：设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承担的电磁骚扰的能力。电磁兼容有两方面的含义：
（1）设备对来自外部环境的电磁干扰必须具有一定的承受能力（抗扰度）。（2）设备在正常工作时产生的电磁干扰不超过一定的限值，不干扰其它设备的正常工作。
目前，随着我国经济的发展和科技的进步，工控设备的使用越来越广泛。特别是涉及到大的控制系统时，例如控制系统既有PLC、数控系统、变频器、又有智能化仪表控制系统。如果在系统设计和安装时，没有充分考虑电磁兼容的问题，小则造成设备不能稳定运行，大则造成设备的损坏。目前EMC已经成为系统故障的主要原因。
EMC的一条准则是“预防是最有效的，最经济的方案”。所以，EMC已经成为电气系统设计时必须重视的问题。
电磁兼容性学科涉及的理论基础包括电磁场理论、天线与电波传播、电路理论、通信技术、材料科学、生物医学等等，所以电磁兼容性学科是一门实用性很强的综合性的前沿学科。
为了实现仪器设备之间的电磁兼容，国家针对各种电子、电器产品已经颁布了一系列强制性的电磁兼容执行标准。电磁兼容技术贯穿于电子、电器产品设计、制造、检验、销售的全过程。电磁兼容问题解决的越早，投资效益越高。如果在产品的立项、设计阶段就解决了电磁兼容技术，电磁兼容措施的有效性最高，产品的成本最低。如果产品已经成批的制造出来了，才发现不符合国家的电磁兼容标准，在采取补救措施，产品的成本就会大大提高。
二．EMC设计的主要内容 A，电气设计： ① 各元器件的干扰控制和抗干扰措施：屏蔽技术、滤波技术、接地技术的应用。② 元器件的布局、导线的敷设等。B.结构设计：
机箱的屏蔽，包括通风口、缝隙、表头、显示器、指示灯等处的处理。
三．、抗干扰技术概述 A．接地技术 接地的作用和分类 几种常用的接地方法 浮点接地 单点接地 多点接地 混合接地技术 B．滤波技术 反射式滤波器 损耗滤波器 有缘滤波器 C．屏蔽技术
主动屏蔽、被动屏蔽；
静电屏蔽、磁场屏蔽、电磁屏蔽。
四．PLC控制系统的抗干扰。
浅谈变电站微机保护的电磁干扰 篇4
变电站作为国家广播电台安全供电的重要部门, 其重要性不言而喻, 尤其是经过西新工程改造后, 大部分电台变电站已经用微机保护取代了原有的电磁保护, 从而成为电台安全播出的重要技术保障。
微机保护是应用数字技术构成的数字式保护, 具有模拟型保护所不能实现的一系列优点, 且调试、运行维护简便, 目前广泛应用于电力系统。但是, 微机保护装置工作的环境所受到的各种电磁干扰却十分严重, 比如:雷击、系统故障、系统设备的操作以及控制、保护装置的动作等一系列原因所产生的过电压、过电流和浪涌干扰, 经电压、电流互感器的二次电缆或低压控制电缆侵入保护装置造成干扰;保护装置内部由于辅助继电器的动作或直流转换器转换过程中的高频信号, 也会产生干扰。上述干扰的特点是频率高、幅值大, 而且持续时间短, 能通过各种途径侵入微机保护装置中的电子电路, 干扰微机保护的正常工作, 而且不能采用通常设备使用的简单延时电路来防止。下面就将电磁干扰的种类、传播路径以及控制方法做一简单分析。
2 电磁干扰的种类
电磁干扰的种类有很多, 主要包括如下几种。
2.1 雷击引起的暂态骚扰
雷电是来自大气层中的频繁且强烈的电磁骚扰源。雷击分直接雷击和间接雷击 (又称感应雷击) 。直接雷击是指雷击于输电线路或电气设备, 由于避雷针的保护, 雷击变电站电气设备的情况较少发生;间接雷击是指雷击附近的物体, 例如雷击于输电线路杆塔塔顶、避雷线或大地。雷电放电电流是强烈的骚扰源, 在周围空间将辐射电磁场, 从而使地面上的金属导体感应出很高的电压。系统中的信号线、电源线上都可能由于感应雷的作用而产生浪涌高压脉冲, 它可能会造成一次设备绝缘的破坏, 即使不破坏绝缘, 如此高的雷电压和雷电流通过容性耦合、感性耦合或阻性耦合后, 会传到二次设备上, 也可能对二次设备造成不同程度的干扰。
2.2 开关操作引起的暂态骚扰
一次回路中, 当开关进行合断操作时, 会引起回路的状态发生变化, 从一种稳定状态经过振荡达到新的稳定状态, 从而产生暂态过电压。此电压将在电路中产生一个电流和电压衰减振荡波, 且峰值电流与系统电压成正比, 图1为开关操作的等效电路。
当闭合开关时的振荡频率为:
如果回路参数L和C的数值都比较小, 比如切合小电容负载等, 则会产生频率很高的振荡。试验结果表明, 用隔离开关切合空载母线时, 开关触头间将产生电弧重燃, 在回路中形成一系列的高频振荡。分闸操作时, 振荡幅值随着重燃次数的增加而增大;合闸操作时则相反, 振幅随着电弧重燃次数的增加而降低。
一般来讲, 由于断路器的断口之间有灭弧介质, 而且动触头的运动速度比隔离开关快, 所以操作时电弧重燃的概率很小, 所产生的骚扰较之隔离开关操作时低得多。当断口间有抑制操作过电压的并联电阻时, 对二次回路的骚扰就更小。这种骚扰多见于切除电容器组或分闸空载线路等。
2.3 直流回路操作产生的暂态骚扰
直流操作回路中具有大电感的线圈, 比如开关的跳合闸线圈、电磁式继电器的工作线圈等。当直流回路断开时, 由于电感内储存的磁能的释放, 线圈两端可能产生几kV的过电压。这种过电压可以通过连接导线形成传导骚扰和辐射骚扰, 直接或间接地影响有直流电源供电的二次设备。图2为中间继电器或断路器跳闸线圈等效电路。
图2 (b) 波形的前面部分为锯齿形, 后面部分则为衰减振荡。锯齿波的形成是因为线圈电路断开时, 线圈中的磁能向分布电容Cd反向充电, 电容上的电压和电源电压相加, 共同加在触点的间隙上, 当间隙上的电压上升到足以使断口击穿时, 断口间产生电弧。分布电容通过电弧放电, 断口两端的电压下降, 由于放电回路的时间常数非常小, 断口电压迅速下降至零, 断口的绝缘恢复, 分布电容又一次被充电, 这个过程反复进行下去, 电弧多次重燃, 每次电弧重燃, 分布电容即完成一次充放电过程, 形成一个锯齿波, 电弧的多次重燃形成一系列锯齿形波。由于每次放电都要消耗一部分磁能, 同时随着开关断口距离拉长, 绝缘强度恢复速度加快, 所以, 断口距离增加到某一限度以后, 电弧不再重燃。此后, 线圈中剩余的能量和分布电容中的电场能量互相交换形成衰减振荡的波形, 一直持续到能量全部耗尽为止。
在分布电容Cd每次通过电弧向电源回路反向放电时, 电源回路上出现很大的瞬变脉冲电流, 这是产生干扰的根本原因。一般电源回路总是存在着一定的阻抗, 这些瞬变脉冲电流在回路阻抗上产生相应的瞬变脉冲电压。如果回路中的分布电感较大则瞬变电压可能变成衰减振荡波形。对于使用同一电源的其它设备, 这些叠加在电源上的脉冲或振荡就构成了传导干扰;另一方面瞬变脉冲电流产生的电磁场也可以通过空间辐射或耦合方式干扰其它设备正常工作, 同时电弧本身也是辐射源。
2.4 直流电源的瞬时中断与恢复引起的骚扰
这是一种在运行中对微机设备产生干扰的情况。直流供电电源的突变和渐变试验, 应是对微机保护装置的一个重要试验内容, 包括直流电源的突然断开和投入以及直流供电电源的逐渐上升和逐渐下降。前者对应于保护装置本身直流电源的断开和投入, 而后者则对应于直流供电系统的远方短路故障。在大型变电站中, 直流控制系统有很大的对地分布电容, 由于远端短路故障的发生和切除而产生的在保护装置端子上直流供电电压的变化, 都可能是渐变而非突变的。设计的继电保护装置, 必须保证在整个直流供电电压变化的过程中, 不误发跳闸命令, 其对应的试验是直流电压暂降、短时中断和电压变化。
2.5 浪涌干扰
浪涌干扰的产生主要有以下两方面原因:其一是来自于开关的瞬态, 如电容器组的切换、或者负荷切换时对主电源系统产生的切换干扰、或者电子开关切换时产生的谐振、或者由于电弧故障和接地短路等系统故障的瞬态等;其二是来自于雷电的瞬态。
浪涌干扰是由高能量的低频分量和辐射能力极强的高频分量组成, 这种外界的高能浪涌干扰可以通过微机保护装置的各种外接电缆作用到装置上, 对保护装置造成极大的威胁。对于低频分量, 因其能量大, 一旦进入装置内部而又没有良好的泄放通道, 将对装置产生破坏性影响, 对其应主要采取吸收技术;对高频分量应主要采用隔离技术。
3 电磁干扰的传输途径
3.1 电源回路分析
电源插件为整个微机保护装置的各个回路提供电源, 是整个装置的核心和心脏。然而电源回路也是电磁干扰最容易进入的通道, 所以在电磁兼容标准中, 对同一实验等级, 电源回路的实验电压比其它回路要高。因此, 电源回路应比其它回路更应引起注意和采取更多的抗干扰措施。
微机保护装置中一般采用开关电源, 开关电源具有体积小、重量轻、效率高的特点, 尤其适合微机保护这类数字控制设备。一般来说, 干扰进入保护装置弱电系统的途径主要是通过电源, 其原因一方面是因为电源与干扰源的联系相对紧密, 另一方面也因为电源直接连至保护装置各个部分, 包括最要害的CPU部分。另外, 开关电源本身也会产生干扰, 对此一般无法从削弱干扰源的角度来采取措施, 通常采取重动继电器进行隔离。对浪涌的防护, 电源通常采用设置进线滤波器、出线滤波器、旁路电容器、浪涌吸收器等措施, 但从实际应用来看, 这些措施并不能十分有效地防止浪涌干扰, 而系统可靠接地, 将有望为解决浪涌干扰找到一种新的更有效的途径。
3.2 开关量输入回路分析
微机保护的开关量输入主要有:外部接点状态、微机保护辅助接点的投切、定值拨轮状态和其它保护信息等。其中, 一部分来自控制室或保护小室内部, 它们耦合进来的干扰相对较弱;另一部分可能从较远处引入, 如收信接点从通信机房的载波机接至控制室的保护屏或者来自开关场, 如某些情况从断路器处引入辅助触点至保护屏。变电站现场断路器、隔离开关的辅助触点均处于恶劣的强电磁环境中, 这些辅助触点通过长线引至开关量输入回路, 很容易耦合进各种干扰, 干扰的结果可能会导致保护对分、合位置判断错误。
目前, 对开关量输入端口的保护主要是靠光耦器件, 所有开关量都要通过光耦器件再连接到CPU。但光耦器件本身也有缺陷, 一方面光耦初、次级之间有分布电容存在, 干扰能通过二极管和三极管之间的分布电容耦合进CPU内部, 特别是在高频干扰情况下, 还可能产生瞬态饱和现象, 造成光耦短时导通;另一方面, 从外界窜入的过电压均为共模电压, 如果开关量输入的光耦引入线阻抗不平衡, 则可能转化为差模电压, 从而使光耦产生误动作。此外, 光耦本身耐压性较差, 在浪涌等大能量干扰进入时, 容易造成击穿而使干扰直接窜入弱电系统, 造成CPU和其它元器件的损坏。
3.3 开关量输出回路分析
微机保护的开关量输出主要有保护跳闸出口接点、失压报警、遥控跳闸、遥控合闸、遥跳保护、闭锁自投等。开关量输出一般都是由继电器动作接点给出的, 有一定的干扰隔离能力。为了提高装置的抗干扰能力, 开关量输出回路同样要经过光耦隔离。
3.4 交流回路分析
交流回路连接着高压设备和二次设备, 一次系统的高频干扰很容易通过交流回路进入保护装置, 因此对交流回路的抗干扰处理对保护的影响重大。为了减少来自电流互感器 (TA) 二次回路产生的磁场耦合干扰和来自电压互感器 (TV) 二次线上的电场干扰, 它们的初级引线要尽量短, 并且不能相互交叉, 以减少它们彼此之间的干扰。交流插件中的互感器的作用是将二次电流和电压变换成保护系统所能识别的低电压, 同时起到干扰隔离的作用, 它能实现电路与电路之间的电气隔离, 从而解决地环路电流带来的设备与设备之间的干扰。互感器屏蔽层接地虽然不属于系统接地的范畴, 但它对装置的抗干扰性也有很大影响。
4 电磁干扰的控制
电磁兼容学科是在早期单纯的抗干扰方法基础上发展形成的, 目标都是为了使设备和系统达到在共存的环境中互不发生干扰, 最大限度地发挥其工作效率。但是, 早期的抗干扰方法和现代的电磁兼容技术, 在控制电磁干扰的策略思想上却有着本质的差别。
早期做法的思路集中在怎样设法抑制干扰的传播上, 因此工程技术人员处于被动的地位, 哪里有干扰就在哪里给予解决。
电磁兼容技术在控制干扰的策略上采取了主动预防、整体规划和“对抗”与“疏导”相结合的方针。首先电磁兼容性控制是一项系统工程, 应该在设备和系统设计、研制、生产、使用与维护的各阶段都充分的予以考虑和实施才可能有效。
在控制方法上, 除了采用众所周知的抑制干扰传播的技术, 如屏蔽、接地、搭接、合理布线等方法以外, 还采取了回避和疏导的技术处理, 如空间方位分离、频率划分与回避、滤波、吸收和旁路等等, 有时这些回避和疏导技术简单而巧妙, 可以代替费用昂贵而质量体积较大的硬件设施, 收到事半功倍的效果。
在电路设计的一开始就考虑布局与地线问题, 是解决电磁干扰问题最廉价和有效的方法。90%的电磁兼容问题是由于布线和接地不当造成的, 良好的布线和接地, 既能够提高抗扰度, 又能够减小干扰发射。在实际的屏蔽中, 电磁屏蔽效能更大程度上依赖于屏蔽体的结构, 即导电的连续性。屏蔽体上的接缝、开口等都是电磁波的泄漏源, 穿过屏蔽体的电缆也是造成屏蔽效能下降的主要原因。
线路板上的导线是最有效的接收和辐射天线, 由于导线的存在, 往往会使线路板上产生过强的电磁辐射。同时, 这些导线又能接受外部的电磁能量, 使电路容易遭受干扰。在导线上, 使用适当的滤波器是一个解决高频电磁干扰辐射和接收很有效的方法。脉冲信号的高频成分很丰富, 这些高频成分可以借助导线辐射, 使线路板的辐射超标, 滤波器的使用可使脉冲信号的高频成分大大减少, 线路板的辐射将大大改善。
5 小结
通过以上对电磁干扰的分析, 我们发现, 随着越来越多的微机保护装置投入电台的使用, 电磁干扰是一个不容忽视的问题。因此在变电站的设计、施工中应提前考虑, 选型正确, 设计合理;在变电站运行中, 应注意微机保护装置和变电站一次设备的接地问题, 尽量减小微机保护的电磁干扰。只有这样, 才能提高变电站微机保护装置的可靠性, 确保安全播出的正常进行。
摘要：本文对变电站微机保护装置的电磁干扰源以及其传播途径进行了分析, 并提出了解决控制的方法。
变电站电磁干扰 篇5
关键词：变电站,综合自动化系统,电磁干扰,措施
0 引言
我国自动化技术、通信技术、计算机和网络技术等高科技正在快速发展, 综合自动化系统取代或更新传统的变电站二次系统是我国电网发展的必然趋势。综合自动化系统的抗电磁干扰也是广大电力工作者面临的新课题。变电站综合自动化系统具有功能强、自动化水平高、占地面积小、减轻工作人员操作及监视的工作量、缩短维修周期及可实现无人值班等优越性。但是, 变电站综合自动化系统内部各个子系统都为低电平的弱电系统, 其工作环境是在电磁干扰极其严重的强电场所中, 必须采取一系列必要的防御措施, 才能保证该系统的安全、稳定运行。
1 电磁干扰的危害
(1) 电磁干扰信号可以导致测量仪器仪表的准确率降低, 使测量结果偏离实际值, 轻则影响设备的检测、监视, 重则影响安全生产和经济效益 (如电功电度表计量) 。
(2) 干扰信号可能导致开关电路翻转, 使数字电路中误传数据或地址, 造成逻辑紊乱、程序错误或数据丢失, 严重时引起保护延时、误动、拒动等。
(3) 较强的电磁干扰信号可能造成电力电子设备性能降低、元器件的损坏等。
2 变电站内电磁干扰的来源、传输途径和信号模式
2.1 电磁干扰的来源
复杂和恶劣的工作环境是产生电磁干扰的源头。目前, 电力系统的电磁干扰源有外部干扰和内部干扰2个方面:外部干扰包括了设备操作过电压、焊接作业的电火花、雷电、短路故障、电晕放电、高电压大容量开关设备、高频载波、无线对讲设备、高频电波等辐射干扰源以及电力通信所产生的电磁干扰、静电放电等;内部干扰是电气设备本身产生的干扰。如系统电压波动、系统多点接地而产生的地网电位差、变电站继电保护电源滤波不好或者浮充电供电品质差、寄生振荡和尖锋信号等引起的干扰。
2.2 电磁干扰的传输途径和信号模式
由于电磁干扰传输途径的不同, 又可将其分为传导干扰和辐射干扰2大类:传导干扰是通过金属导体及电感、电容、变压器或电抗器等的传导。这种传导方式的特点是, 载体在传导电磁干扰信号的同时也消耗了干扰源的能量;辐射干扰是以电磁波的形式进行传播的。这种传导方式的特点是, 干扰源对外辐射能量, 具有一定的方向性, 并且辐射的能量随着距离的增加而逐渐减弱。这2种传播途径会相互转换。
电磁干扰信号按其出现的方式, 可分成2种模式:差模干扰和共模干扰。以串联的方式出现在信号源回路之中的干扰信号称为差模干扰, 主要是由于设备布局、布线不合理, 长线传输的互感、分布电容的相互干扰以及工频干扰等。干扰信号与测量信号叠加起来使测量装置大幅偏离实际值的差模干扰, 这种干扰需要重点防范;而共模干扰则是引起回路对地电位发生变化的干扰, 共模干扰可为直流, 也可为交流, 它是造成微机保护装置工作不正常的重要原因。
3 变电站内的电磁兼容
变电站内电磁兼容 (EMC) 的意义是:电气、电子设备或系统能够在规定的电磁环境下不因电磁干扰而降低工作性能, 它们本身所发射的电磁能量不影响其他设备的正常工作, 从而达到互不干扰, 在共同的电磁环境下执行各自功能的共存状态。电磁兼容包括干扰 (设备和系统抗电磁干扰的能力) 和电磁发射控制 (设备和系统发射的电磁能量控制) 2方面。解决其电磁兼容的途径, 主要应从提高电磁干扰的能力入手。
4 变电站抗电磁干扰的方法
干扰对变电站综合自动化系统在线运行的影响是严重的, 若不采取有效措施, 将产生严重的后果。电磁干扰3要素是:干扰源、传播途径和电磁敏感设备, 针对电磁干扰的3要素, 现提出3种消除或抑制电磁干扰的措施。
4.1 隔离措施
变电站的微机监控系统、微机保护装置以及其他自动化装置所采集的模拟量, 大多数来自一次系统的电压互感器和电流互感器。它们均处于强电回路中, 不能直接输入到综合自动化系统。这种模拟量分为2种:一种是交流电压和电流, 它们可以同静态继电器一样, 通过小变压 (流) 器隔离, 并在原、副线圈间装屏蔽层接地壳;另一种是直流电量, 可以采用光电隔离或者通过逆变一整流环节实现交流隔离, 变电站综合自动化系统开关量的输入, 主要是继路器、隔离开关的辅助触点信号等。开关量的输出, 多数都是跳闸出口、中央信号等触点输出。虽然继电器本身已有隔离作用, 但最好在继电器驱动电源与微机电源之间不要有电的联系, 以防止线圈电感回路切换产生干扰影响微机工作。因此要采用光耦合隔离, 不仅可使电器控制和测量的开关信号在电器上完全隔离, 还可以实现对地电位的隔离, 对抑制共模干扰较为有效。
4.2 屏蔽措施
屏蔽就是以金属隔离的原理来控制电磁干扰, 由一个区域向另一个区域感应和辐射传播的方法。
(1) 电场屏蔽:使用良导体制成的良好的接地网络以保证零电位, 阻止屏蔽设备外的电场进入屏蔽体内部。
(2) 磁场屏蔽:在低频段要采用导磁材料较好的硅钢等金属作为屏蔽体, 使干扰磁场的磁力线沿磁阻较小的屏蔽层通过, 以减少干扰磁场穿入屏蔽体内。在高频段采用上述2种屏蔽方式, 利用屏蔽体阻止高频电磁场在空间的传播;利用金属导体对电磁波的反射衰减和吸收衰减。如采用带有铠装铅包屏蔽的控制电缆, 其屏蔽层在结线场和控制室两端可靠良好接地, 可以有效地削减地电位升高对仪器仪表和继电保护装置的干扰;对于信号电缆, 不要以为是低压设备而忽视其绝缘状态, 应尽可能避开电力电缆, 尽量增大与电力电缆的距离, 并尽可能减少平行布设长度;保护用电缆的敷设路径应尽可能离开高压母线及高频暂态电流的入地点, 如避雷器和避雷针的接地点, 以及并联电容器、电容式电压互感器、结合电容及电容式套管等设备;禁止用电缆芯线两端接地作为抗干扰措施。
4.3 接地
变电站中一次系统接地是以防雷和保证安全 (系统中点接地) 为目的。但它对二次回路的电磁兼容有重要的影响。如果接地合适, 可以减少站内的高频瞬变电压幅值, 特别是减少电网中各点的瞬变电位差, 减低了电网中的瞬变电位升高。这对二次设备的电磁兼容很有好处。例如:避雷针、避雷器的接地点应采用2根以上的接地线和加密接地网络;设备接地线要接于地网导体交叉处等。
二次系统的接地, 从电磁兼容的角度来说, 应该做到:多个电路共用接地线时, 其阻抗应尽量减少;由多个电子器件组成的系统, 各电子器件的工作接地应连在一起, 通过一点与安全接地网相连;工作接地网点的电位尽量保持一致。
4.4 微机电源的抗干扰
微机电源回路是电磁干扰传入设备和传出设备的主要途径。通过电源回路, 电网上的干扰可以传入设备, 影响设备正常工作。同样, 设备上的干扰也可以通过电源回路传到电网上, 对电网上其他设备造成干扰。所以, 针对微机电源的抗干扰, 实践中采取以下措施都是很有效的。
(1) 在设备电源的输入侧安装低通滤波器, 可容许设备工作频率 (50 Hz、60 Hz、400 Hz) 通过, 并可以滤去交流电源输入的较高频率干扰和高次谐波。
(2) 在电源的输入侧安装隔离变压器, 由隔离变压器的输出端直接向微机供电。
(3) 通过UPS电源向微机系统供电, 可有效地抑制电网低频正常状态下的干扰。
5 结语
变电站自动化系统电磁干扰的环境越来越恶劣, 抗干扰是一项极其复杂、实践性很强的工作。一种干扰现象可能由若干因素引起, 及时分析遇到的现象, 研究清楚干扰的性质, 并采取相应有效的抗干扰措施, 对自动化系统的更好运用, 充分发挥自动化系统的性能有着十分重要的意义。
参考文献
[1]丁书文.变电站综合自动化技术[M].北京:中国电力出版社, 2005
变电站电磁干扰 篇6
变电站继电保护装置的电磁干扰源包括内部干扰和外部干扰。
内部干扰是由系统结构、元件布局和生产工艺等决定, 主要有杂散电感和电容的结合引起的不同信号感应、长距离传输造成电磁波的反射、多点接地造成的电位差干扰、寄生振荡和尖峰信号引起的干扰等。
外部干扰是由使用条件和外部环境因素所决定的, 主要有其他物体和设备辐射的电磁波产生的强电场或强磁场, 如直流电源的中断与恢复、步话机辐射、雷击、隔离开关操作、中压开关柜操作等。
2 电磁干扰对继电保护装置的影响
微机型继电保护装置与常规保护相比具有结构先进、安装简单、维护方便以及保护可靠等优点。但是如果运行环境差, 抗干扰措施不当, 则很容易受到外界环境的干扰, 组成其自动控制系统的模拟电路在干扰作用下往往使开关电路误翻转, 数字电路受干扰作用往往造成数据或地址传送错误。干扰对微机保护装置的影响主要是造成计算或逻辑错误、程序运行错误和元件损坏三个方面。
3 电磁干扰的耦合渠道
变电站中, 电磁干扰的耦合渠道如图1所示。
3.1 直接耦合
直接耦合或金属性耦合是经常出现的, 如果两个电流回路具有共同的阻抗Z (可以是简单的一段导线, 一个耦合阻抗或一个两端网络) , 就会产生直接耦合。如图2所示, 回路I (干扰者) 中的电流在共有阻抗Z中产生一个电压降, 叠加在回路Ⅱ (被干扰系统) 的有用信号上。在这个简单的等值回路中, 阻抗Z上引起的干扰可以是共用引线、共用地线等。显然, 当两个回路的功率比相差不大时, 回路Ⅱ的电流也在回路I中造成干扰。
3.2 电耦合
处于不同电位的两个电流回路之间会发生电的或电容的耦合, 如图3所示。图中, 在220V的引线和回路Ⅱ的引线之间存在一个电场, 其影响可以用图3 (b) 的等值回路通过杂散电容C1和C2来描述。工频电压经杂散电容提供了交流电流 (位移电流) , 再经共有的接地回到电源中性线内。经C1的电流在回路Ⅱ的发射机和接收机的ZS和ZE上产生电压降, 此电压降作为干扰电压叠加在有用信号上。电路模型中的电耦合以电容器为耦合阻抗, 称为电耦合。
3.3 磁耦合
在两个或多个环路之间, 当一个回路有电流时, 会对另一个回路发生磁感应的耦合, 称为磁耦合。磁耦合是一个电路产生的磁场对另一回路产生的电感性耦合, 它是由于干扰源与被干扰对象之间的互感所引起的, 主要由干扰源的电流所决定。若二次回路的走线不合理, 例如同一个回路中的一根导线利用了一根电缆中的一芯, 而其回程导线却利用了另一根电缆的一芯时, 由于这两根芯线间的距离很大, 在它们之间将包围很大的磁通, 从而会在同一回路的两根导线间产生很大的差模干扰电压。
3.4 辐射耦合
架空输电线辐射出电磁场、广播电视发射台、雷达等大功率电子设备以及高频感应加热设备、高频焊接等工业设备都可以通过电磁波辐射, 干扰附近的电子设备, 造成干扰信号。
4 变电站抗干扰措施
4.1 电磁场的屏蔽
对变电站二次设备而言, 特别是微机型保护装置, 采用屏蔽的目的有两个:一是限制内部的辐射电磁能越出某一区域;二是防止外来的辐射进入基本区域。根据《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》规定, 集成电路及微机保护屏宜采用柜式结构, 保护本身必须可靠接地。
4.2 继电保护室及控制室的屏蔽
为了使二次设备正常运行, 一方面要求在一次干扰源上降低干扰水平, 尽可能降低一次设备的接地阻抗, 降低因注入高频电流产生的暂态电位升, 并构成一个具有低阻抗的接地网, 以尽可能降低变电站内的地电位差, 从而降低对二次回路及设备的干扰;另一方面, 在变电站的设计和建设中应采取相应措施, 使得传到这些二次设备上的干扰水平降低到它们可以接受的水平。
继电保护室或控制室实现屏蔽主要措施有两条, 一是将所有房体结构的加强筋和钢结构等全部焊接联通, 这样可以取得20d B的屏蔽效果。二是对控制室包括地板在内装一夹层, 实现连续的金属屏蔽。在施工过程中必须保证屏蔽金属板 (网) 间的相互联通。
上述两种措施的综合作用, 可以取得的屏蔽效果约为60d B。
一般情况下, 为了应对接近变电站的雷击, 实现二次设备的防护, 控制室上的避雷针必须用多根周边导体与地网相连。金属结构与钢筋混凝土的加强筋必须联通, 上端与避雷针相连, 下部与地网相连, 以形成有效的网络法拉第笼。
4.3 网控室及变电站等电位面的构建
一般微机保护装置都集中在主控制室, 为了实现可靠通信, 必须将联网的中央计算机和各套微机保护及微机控制装置都置于同一等电位面上。构建方法是把所有保护和控制屏的100mm2铜排连成一体, 一点接地。
电缆沟上层放置并联接地导线, 等于在变电站相互连通的电缆沟上层形成一树枝状的并联接地网。它紧靠控制低压电缆 (控制低压电缆应放在其下层) , 与控制室地网一点连接。
结语
深入开展变电站二次设备抗干扰是保障电网安全稳定运行的一项十分重要的工作, 研究二次设备抗干扰措施具有现实意义。本文针对保护装置实际运行存在的电磁干扰源, 提出了一些措施, 对有效提高变电站二次设备的可靠性具有指导意义。
摘要：变电站二次系统是电力系统的神经中枢, 二次回路的安全与否关系到电力系统是否安全地运行, 探讨二次回路抗干扰问题的目的是为了保障电力系统安全运行。本文论述了电磁干扰的来源, 对继电保护装置的影响和耦合的渠道, 针对各种干扰源分析了原理及抑制措施。
关键词：变电站,继电保护,电磁干扰,抑制措施
参考文献
[1]宋继成.220k V~500k V变电站电气接线设计[M].北京:中国电力出版社, 2014.
变电站电磁干扰 篇7
一、技术隔离措施
1.1模拟量的隔离
农网35kV变电站的微机保护装置、微机监控装置以及其他自动化装置所采集的模拟量, 大多来自电压互感器和电流互感器。电压互感器和电流互感器均处于强电回路中, 不能直接输入到综合自动化系统中, 必须经过设置在自动化系统中各种交流回路的隔离变压器。这些隔离变压器一次、二次中间必须有隔离层、屏蔽层, 而且屏蔽层必须安全接地, 这样可起到电场屏蔽作用, 防止高频信号通过分布电容进入自动化系统的响应部件。
1.2开关量输入、输出的隔离
农网35kV变电站综合自动化系统开关量的输入, 主要是断路器、隔离开关的辅助接点等。开关量的输出大多也是对断路器、隔离开关的控制。这些断路器和隔离开关都处于强电回路中, 假如与自动化系统直接连接, 必然引起很强的电流干扰, 所以要通过光电隔离和继电器隔离。开关量输入回路前及信号变换部分因考虑采用滤波, 开关量输入信号送给CPU之前, 必须进行隔离处理, 可采用光电隔离, 而且两级光电隔离的效果会比较好。在开关量的输入板的出口处和CPU板的入口处各设置一级光电隔离, 开关量输出回路也应在前端采取光电隔离措施, 可通过光耦合或继电器进行隔离, 而且两级隔离效果最好, 在开关量的输出板的入口和CPU板的出口处各设一级隔离。
1.3其他隔离措施
另外在二次回路布线时, 应考虑隔离, 减少互感耦合, 避免干扰由互感耦合侵入。强、弱信号电缆的隔离, 强、弱信号不应使用一根电缆, 信号电缆应尽量避开电力电缆, 或尽可能增大与电力电缆的距离, 减少平行长度。避免回路的相互感应。另印刷电路板上的布线也要注意避免互感。
二、设备接地
接地是保护人身和变电站一、二次设备安全的重要措施之一, 也是电磁兼容及变电站综合自动化系统抑制干扰的主要措施。
2.1一次系统接地
一次系统接地是以防雷、保证安全为主要目的, 但它对二次系统的电磁兼容有重要的影响。如果接地合适, 可以减少开关场内的瞬间电位升高, 这对二次设备兼容很有好处。处理一次系统接地, 应注意对于引入瞬变大电流的地方映射多根接地线并加密接地网, 以降低瞬变电流引起的地电位升高和接地网各电位差。
2.2二次系统接地
二次系统接地分为保护接地和工作接地两大类。
(1) 保护接地:保护接地主要是为了避免工作人员因设备绝缘损坏或绝缘降低时, 遭受电击危险和保证设备安全。保护接地是将设备的外壳接地, 以防电击或静电放电。保护接地的接地网, 通常是一次系统的接地网, 接地线应尽量短和可靠, 以降低可能出现的瞬变过电压。
(2) 工作接地:工作接地 (如模拟地、信号地、屏蔽地) 是为了给设备或微机控制系统或保护装置一个电位基准, 保证其可靠运行, 目的是防止地环流引起干扰及防止反击和二次过电压。同时接地线还可以作为各级电路之间信号传输的返回通道。
三、滤波
滤波是抑制自动化系统模拟量输入传导干扰的主要手段, 模拟量输入通道受到的干扰有差模干扰和共模干扰两种。对于串入信号回路的差模干扰, 采取滤波的方法可以有效的滤除。因此, 各模拟量输入回路都需要先经过一个滤波器, 以防止频率混迭。滤波器能很好地吸收差模浪涌。
如果差模干扰信号Unm的频率比被测信号Us的频率高, 则采用低通滤波器来抑制高频差模干扰;如果Unm的频率比被测信号Us的频率低, 则采用高通滤波器;如果Unm的频率落在被测信号Us频率的两侧, 则采用带通滤波器。
变电站电磁干扰 篇8
煤矿井下电磁环境是矿用电工、电子产品设计与生产的重要依据, 是保证矿井监控、监视、通信及控制系统正常运行的基础。然而迄今为止, 对于煤矿井下电磁环境测试分析的报道还较少[1,2,3]。本文测试并分析了矿井中央变电所的电磁环境, 得出了一些有意义的结论。
1实测环境
本课题组于2009-04-22～27对平顶山煤业集团十三矿变电所内电磁环境进行了测试。平煤集团十三矿的年生产能力300万t, 图1为其井下中央变电所平面示意图, 图2为其井下中央变电所内断面示意图, 图3为在其井下中央变电所测试的现场环境。
2测试仪器及方法
测试使用R&S频谱分析仪FSP7, 使用频段为9 kHz～7 GHz的电场天线。
电场测试频段和分辨率带宽: (1) 9～250 kHz, BWF:1 kHz; (2) 250 kHz～20 MHz, BWF:10 kHz; (3) 20～200 MHz, BWF:100 kHz; (4) 200～500 MHz, BWF:100 kHz; (5) 0.5～1 GHz,
BWF:100 kHz; (6) 1～7 GHz, BWF:1 MHz。
每个测试点分别在垂直方向为0.5 m、1 m和1.7 m处进行测试, 在测点处以1.7 m为一水平面, 靠人行道一侧距墙分别为0.5 m、1 m和1.7 m处进行测试。
3测试结果
井下中央变电所内设备正常运行时, 电磁干扰测试结果如图4、图5所示。
图6为井下中央变电所内6 300 V、1 250 kW设备开关闭合时产生的电磁干扰测试结果, 图7为井下中央变电所内开关打开时产生的电磁干扰测试结果。
图8为十三矿井下与井下中央变电所同水平内一段没有任何电气设备巷道内的测试结果, 可作为井下中央变电所的背景噪声。
4结论
对比井下中央变电站内设备正常运行、开关动作与井下背景噪声测试结果, 可得出如下结论:
(1) 井下中央变电所设备正常运行时, 高压开关附近存在小的低频干扰。
(2) 井下中央变电所设备正常运行时, 在变压器及低压开关附近有电磁干扰, 干扰主要在500 MHz以下干扰, 在100 MHz附近较大, 比背景噪声高出40 dB·μV/m左右。这些干扰主要是变压器工作时产生的电磁干扰。
(3) 井下中央变电所内开关闭合瞬间产生较大的电磁干扰, 干扰主要在1.5 GHz以下, 比较大的干扰分布在500 MHz以下范围内, 在低频段产生的干扰最大, 最大值达到193 dB·μV/m。开关打开时, 产生很小的电磁干扰。
(4) 从测试数据得知, 井下中央变电所内的设备正常工作时, 辐射电磁场达到GB/T1392613—92工业过程测量和控制装置的电磁兼容性辐射电磁场要求的一级标准 (1 V/m) [4];开关闭合瞬间, 在1 MHz以下电磁干扰的值非常大, 超过GB9175—88环境电磁波卫生标准的二级标准[5]。
摘要：通过对煤矿井下中央变电所电磁环境进行测试分析, 得出如下结论: (1) 中央变电所设备正常运行时, 高压开关附近存在低频干扰; (2) 中央变电所变压器正常运行时, 干扰主要在500 MHz以下, 在100 MHz附近产生较大干扰, 产生的最大干扰比背景噪声高出40 dB.μV/m左右; (3) 中央变电所内开关闭合瞬间会产生较大的电磁干扰, 干扰主要在1.5 GHz以下, 低频干扰较大, 最大值达到193 dB.μV/m; (4) 中央变电所设备正常工作时, 辐射电磁场达到一级标准 (1 V/m) ;但在开关闭合瞬间, 在1 MHz以下电磁干扰较大, 超过GB9175—88环境电磁波卫生标准中规定的二级标准。
关键词：矿井,中央变电所,电磁环境,电磁干扰,测试
参考文献
[1]孙继平, 潘涛, 田子建.煤矿井下电磁兼容性探讨[J].煤炭学报, 2006, 31 (3) :377-379.
[2]SUN Jiping, MA Fengying, LI Chen.I mprovedComplex Filter Appliedin Enhancing EFT/BI mmunityat a Coal Mine Monitoring Substation[J].Journal ofChina University of Mining and Technology, 2008, 18 (1) :22-26.
[3]SUN Jiping, MA Fengying.I mproved Shielding andFiltering Applied to I mmunity Enhancement ofUnderground Gas Sensors[J].Journal of ChinaUniversity of Mining and Technology, 2008, 18 (2) :220-223.
[4]国家技术监督局.GB/T13926.3—92工业过程测量和控制装置的电磁兼容性辐射电磁场要求[S].北京:中国标准出版社, 1994.