摘要陈述了变电站隔脱离关动作时发生的瞬变电磁场对变电站二次装备及电子装备的风险，回纳出该瞬变电磁场延续时间短、幅值年夜及含有年夜量高频份量的特征；分析其对变电站二次装备干扰的方式，提出了屏障、接地、滤波及隔离等消除或下降其对二次装备干扰的措施，电子装备则应在硬件及软件上接纳抗干扰措施。关头词电磁干扰隔脱离关瞬变电磁场电磁兼容
0引言计较机技术为电力系统的控制和调剂提供了自动化和智能化的手段。可是随着电子器件向集成化和高速化成长，电子装备的工作电压有所下降，旌旗灯号电压也变得很低，致使其损坏或误动作的干扰旌旗灯号幅值和能量也越来越低。变电站中的开关操作、断路器、雷电及系统短路等都是常见的干扰源，这些干扰源中，以开关操作发生的瞬变电磁场对电子装备的风险年夜。在开关动触头的开、合动作进程中会发生年夜量的电弧(包括预燃和重燃)。电弧的延续时间年夜约从几μs到几ms，上升时间为ns级。开关动作发生的典型过电压值约为相电压幅值的2倍。在含有共振电路的特殊情况下，由瞬变电磁场发生的过电压能到达相电压幅值的6.5倍。由高压隔脱离关操作引发的控制系统损坏或二次装备误动作已有报道[1～4]，是以，领会这类操作发生的瞬变电磁场特征及其防护措施长短常需要的。1开关操作瞬变电磁场的发生高压隔脱离关闭应时，间隙逐渐缩小至其间的空气尽缘击穿时发生次电弧。空载母线上的电位从初始状态的零值经太短暂的振荡进程后变为那时电压的瞬时值，随着高频振荡电流衰减，振荡终了，电弧熄灭，母线再次和电源断开，母线上电位连结电弧熄灭时的值。当触头间的电位差随电源电压的变化而增年夜到击穿电压时，又发生电弧并再次熄灭，直至动触头和静触头接触为止。高压隔脱离关断开时与闭合进程相反。电弧的熄灭和重燃，在母线上发生一系列的高频电流和电压波，此时母线就象一高频天线，以瞬态电磁场的形式向周围空间辐射能量，同时母线上的瞬态进程还可经由过程连到母线上的装备(如CT、PT等)直接耦合到低压回路。在变电站中，分歧隔脱离关及分歧操作方式所发生的瞬变电磁场纷歧样。美国EPRI小组划分在115、230、500kV空气尽缘变电站(AIS)及345、500kV气体尽缘变电站(GIS)中实测瞬态电磁场，其分歧电压品级下的AIS实测瞬态电磁场的波形见图1。
图1分歧电压品级AIS的瞬变电磁场波形
其丈量点在母线中心位置下方的地面上，115kV母线长48m,230kV及500kV母线长6～9m[3]。由图1可见，变电站电压品级越高则其所发生的瞬变场年夜峰值越年夜，但波形变化随系统电压的变化不显著。EPRI小组在手动方式(115、230kV)及电动方式(500kV)下AIS中电磁场的实测值见表1。
由图1和表1可见瞬变电场呈单极性，在几百ns内上升到年夜值，延续0.02～10ms。与瞬变电场分歧，磁场呈双极性，也在几百ns升到峰值，但在10～15μs之内幅值就衰减到0。瞬变电场波形反映了母线电压的作用，磁场波形反映了母线电流的作用。瞬变磁场在半个周期内到达正的峰值，另半个周期反向到达负的峰值，正负峰值年夜小相差很年夜。也能够看出分歧电压品级变电站瞬变场的主频率变化范围为0.5～3MHz。EPRI小组记实的500kVGIS开关动作所发生的瞬变电场和磁场的波形见图2。
Russell等人对345、500kVGIS中隔脱离关闭应时测得的瞬变电磁场典型数据见表2。测试数据随GIS内部结构及测试装备的分歧而异，但345kV及500kVGIS年夜量的实测成效讲明，辐射干扰的频率约为0.5～100MHz，20MHz四周的辐射电磁场强度年夜；辐射电场强度的幅值为1～50kV/m；磁场强度的幅值为1～/m；脉冲延续时间数ns～1ms；上升前沿为数ns～1μs。经比力实测数据可知：GIS中暂态现象的主要频率比AIS的高许多倍，其电场和磁场的频率份量可能＞20MHz；幅值比AIS中的小；总的延续时间也短，有些很高的频率延续时间>0.4ms[1～4]。这是由于SF6气体的往游离性极强，其气体击穿进程及电弧的消失进程极为迅速。虽然在变电站内还有其他的干扰源，但引发问题严重的是高压隔脱离关操作所发生的瞬变电磁场。开关触头的慢速移动，不单使高压系统的各部件之间的尽缘介质屡次击穿，而且残留电荷使击穿电压跨越系统的操作电压。每次击穿都释放出100kHz～几MHz频率的年夜量能量[2]。这么高的频率及幅值且上升时间仅为ns级的暂态电压对变电站内的计较机和其他电子装备形成很强的干扰。随着综合自动化技术的实施，一些电子装备设置在变电站内，甚至在开关四周，使干扰问题加倍突出。2干扰途径及抗干扰措施高压开关操作发生的瞬变电磁场以分歧的耦合或传导形式干扰二次装备：(1)容性耦合：经由过程静电感应干扰二次装备；(2)感性耦合：发生的交变磁通和二次回路交链，在二次回路中发生感应电势；(3)阻性耦合：高频电流经过接在母线上的CT、CVT等的接地引线时，使电缆外皮中流太高频电流，在其芯线上发生干扰电压；(4)高频辐射：以母线为天线，以高频辐射的形式干扰二次装备。要实现优秀的电磁兼容，须接纳以下措施：(1)控制干扰源，使其不发生干扰，或削弱干扰源的幅值，将干扰降到一定水平；(2)阻止干扰耦合到敏感装备或下降干扰水平；(3)提高易受影响装备的抗干扰能力。随着开断功率更年夜的高性能电力电子器件的不竭成长，国外一些公司颁布发表研制成功以碳化硅(SiC)为基片的电力电子器件，基片的耐压和热容量可年夜幅度提高，而元件的消耗却年夜年夜下降，使元件的断开功率年夜年夜提高[5]。若是电力系统的高压机械开关(油断路器、SF6断路器、真空断路器等)被年夜功率的电子开关取代，即消除干扰源。切断干扰途径或下降耦合水平的传统方式是屏障、接地、隔离及滤波等。变电站内二次电缆采用两头接地的金属外皮屏障电缆，对容性耦合或感性耦合发生的干扰均有较着的抑建造用。但二次电缆仍需远离干扰源；对于分歧的传输旌旗灯号，须采用多层的屏障电缆或分歧的接地方式。随着光电技术在电力系统的成熟运用，国内外已有光纤高电压传感器和电撒播感器成功运用。由于光纤不会把电磁场引进装备，是以从路径上切断了干扰的传布。二次装备的接地包括平安接地和工作接地。二次装备的平安接地应与一次装备的接地共用一个接地网，接地线也要尽量短，以下降可能泛起的瞬时过电压。对于工作接地，凡是是低频电路(f＜10MHz)采用单点接地，高频电路(f＞10MHz)采用多点接地。即使是多点接地，也应使引线尽量短且就近接地。变电站内的二次装备，必需经过各类抗扰性实验。硬件上可以采用隔离变压器，浪涌吸收器等抑制干扰的措施。控制系统的靠得住性除与硬件系统有关外，与软件系统也有直接的关系，是以在软件上也应接纳响应的措施，如采用软件滤波、设置看门狗避免死机及进行容错设计等。软件设计很年夜水平上依赖对现场各类情况的分析、总结，应经由过程对干扰影响法式运行成效的研究分析，改良软件，以获得知足要求的高靠得住性软件系统。3结论a.高压隔脱离关发生的瞬变电磁场延续时间短、幅值年夜及含有年夜量的高频份量，它经由过程耦合或辐射的方式对变电站内的控制装备形成强烈的干扰，对二次装备的干扰严重；b.应凭据具体情况接纳屏障、接地、滤波及隔离等措施，消除或下降对二次装备的干扰；对于电子装备，在硬件和软件上都应接纳下降干扰的措施以保证工作的靠得住性。
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