1.概述
電磁兼容，是指設備或系統(tǒng)在其所處的共同的電磁環(huán)境中不受干擾能正常工作同時不對該環(huán)境中任何其他事物構成不能承受的電磁騷擾的能力。電磁兼容問題在電力系統(tǒng)中得到了強烈的體現(xiàn)：一方面，電力系統(tǒng)是一個強大的干擾源，在其正常運行或者故障時都會產(chǎn)生各種穩(wěn)態(tài)或暫態(tài)干擾，如大電流設備附近的磁嘗開關操作時的暫態(tài)干擾等。另一方面，隨著現(xiàn)在微電子技術的普遍采用，對干擾具有很高敏感性的各種二次自動化設備在電力系統(tǒng)運行中起著重要的作用，他們在極大提高電力系統(tǒng)自動化運行程度的同時，不可避免地會遭受到來自電力系統(tǒng)內部或其他的一些干擾影響而有可能導致其工作失常，從而成為影響電力系統(tǒng)安全可靠運行的一個隱患。
電力系統(tǒng)二次自動化設備是電力系統(tǒng)運行設備的一個部分，在討論其電磁兼容問題時，不應該把它孤立地作為一個電子設備來進行，而要結合電力系統(tǒng)的電磁環(huán)境進行綜合、全面地考慮。研究二次自動化設備的電磁兼容性能，最終的目的是提高二次自動化設備抵御各種干擾的能力，同時降低設備對周圍其它設備的干擾程度，從而提高系統(tǒng)運行的可靠性。然而，設備抗干擾性能的提高并不是無限度的，無論是從技術上還是經(jīng)濟上都是不現(xiàn)實的。從電力系統(tǒng)這一大的電磁環(huán)境角度出發(fā)，只有在對干擾源以及干擾耦合途徑進行深入研究的基礎上，對二次自動化設備所處的電磁環(huán)境進行合理的評估，才能對其抗干擾性能提出合理的要求，并在此基礎上研究提高其抗干擾能力以及抑制其所產(chǎn)生干擾的程度。
2.電力系統(tǒng)電磁兼容問題描述
如果把二次設備作為一個干擾的感受者來進行討論的話，那么電力系統(tǒng)的電磁兼容問題可以用下圖來描述。
各種干擾二次設備耦合途徑通過各種連接線的傳導作用或通過空間的輻射作用
影響二次設備的主要干擾源有：
（1）一些自然的干擾如：雷擊、靜電等。
（2）操作或系統(tǒng)故障時的瞬態(tài)干擾如：隔離開關和斷路器操作、低壓回路繼電器動作、接地故障時短路電流引起的共模干擾等。
（3)系統(tǒng)運行時的穩(wěn)態(tài)干擾：如高壓設施附近的工頻電場和磁嘗附近電子或通信設備的干擾等。
其中對二次設備最具影響作用的干擾是一次開關（隔離開關和斷路器）動作時產(chǎn)生的瞬態(tài)干擾，這種瞬態(tài)干擾一方面以場的形式向外輻射，通過對二次設備的外接導體（各種回路連線、地線）的耦合或者直接通過空間的輻射耦合進入到二次設備內部，另一方面直接通過二次設備連接到高壓設施的導體（PT、CT、高頻載波通道等）傳導進入二次設備內部，影響二次設備的正常工作。
解決電力系統(tǒng)電磁兼容問題的途徑在于a)對系統(tǒng)的電磁環(huán)境進行測量評價；b)在系統(tǒng)設計建設中采取必要的合理的措施，減緩干擾對二次設備的作用；c)提高二次設備本身的抗干擾能力。
事實上，國內外研究人員通過多年的努力已經(jīng)積累了大量的數(shù)據(jù)，并依據(jù)其制定了相關的標準和導則用于指導電力系統(tǒng)的設計和二次設備的設計，但是隨著電力技術近幾年的發(fā)展，一些新技術得到廣泛的應用，由此而帶來的電力系統(tǒng)電磁環(huán)境的變化以及對二次設備的影響問題，值得大家進一步的關注和研究。
3.GIS變電站
與傳統(tǒng)的AIS變電站相比較，GIS由于與周圍環(huán)境隔絕、占地面積縮小以及運行安全和維護方便等優(yōu)點，正日益廣泛地應用在變電站建設中。GIS在使得變電站體積縮小的同時所帶來的系統(tǒng)電磁環(huán)境的改變正成為人們致力于研究的一個課題。
與傳統(tǒng)的AIS相比較，GIS電氣部件的尺寸要小得多，而且被封閉在屏蔽的金屬殼里，因此在其開關操作時產(chǎn)生的干擾與傳統(tǒng)的AIS具有不同的特征。
由于被封閉在金屬殼里，GIS所產(chǎn)生的干擾主要是通過流動在母線上的干擾來回反射，以場或者電壓（電流）的形式向外傳遞或者通過GIS外殼以及當其一些連接處（如在套管或接地處等）存在屏蔽不連續(xù)點時形成較強的輻射源，以場的形式向外輻射，
3.1瞬態(tài)場
一次開關動作所產(chǎn)生的瞬態(tài)磁場水平取決于母線中的瞬態(tài)電流值，而瞬態(tài)電流值則在很大程度上取決于系統(tǒng)電壓與瞬態(tài)阻抗之比，因此，可以這么說，系統(tǒng)電壓越高，瞬態(tài)磁場水平越大。在AIS變電站中，一般在母線下方和非?？拷妇€處直接測量的磁場水平在30-100A/m（峰值）。而在GIS變電站中則相對要低一點，一般為10-50A/m（峰值）。磁場水平隨著與母線的距離增大迅速減小，在離母線大約10米距離上磁場強度至少要衰減3倍。
母線下的瞬態(tài)電場幅值與磁場相似，在AIS變電站中，所測值一般3至10KV/m(峰值)，GIS變電站中所測到的值比AIS變電站要低一點，同樣，電場值與系統(tǒng)的電壓等級相關，電壓等級越高，電場值越大。但是，在GIS變電站非?？拷坠芴庪妶鲋祬s非常之大，可以達到30KV/m。與AIS不同的是，GIS一次開關動作時所測到的暫態(tài)電場短時間后即趨向于零，而不是維持在一個常數(shù)上，這可能是由于其金屬外殼接地所致。
從頻率特征上來看，由于GIS的特性阻抗比AIS要小得多，這就使得GIS與母線或架空線在連接處阻抗不匹配加劇，導致了干擾電流（電壓）波的反射增加，因此，GIS較之AIS產(chǎn)生的干擾波振蕩頻率更高。一般在AIS變電站中所測到的場的主導頻率在3MHz以下，而在GIS變電站中測到的則要高得多，通常是AIS的10倍以上，大多數(shù)情況是在50MHz以下，但其上限頻率卻可達到100MHz以上。
由于通常GIS高壓設備和電子設備之間的距離較近，因此在GIS變電站中暫態(tài)電磁場輻射對設備的影響應引起足夠的重視。
3.2二次端口干擾電壓
二次端口的干擾電壓測量值是目前二次設備抗擾度水平評估的主要參數(shù)。他是幾乎所有耦合方式（除了直接的源和感受者之間的輻射耦合之外）的最終結果，對二次設備抗擾度評價具有重要意義。
二次端口的測量數(shù)據(jù)較多，但是由于電壓的測量數(shù)據(jù)與現(xiàn)場的設計（如CT、PT回路中性點的接地做法、屏蔽層的屏蔽質量和接地狀況、測量位置等）有關，因此進行數(shù)據(jù)的比較很困難，只能從大量的數(shù)據(jù)找出典型的數(shù)據(jù)進行討論。一般認為，在屏蔽的CT/PT回路中最大的共模電壓范圍從100V到2.5kV峰值，大多數(shù)測量值在1kV以下。而在非屏蔽的CT/PT回路中測量值要高得多，在運行中的電纜上曾紀錄到高達4kV的峰值電壓。從頻率上來看雖然干擾電壓的頻率特征是與場相對應的，但是由于電纜的傳輸作用以及多種耦合形式的反應，可能會導致頻譜形式的一些不同，特別是場的高頻成分在電纜上會迅速地被衰減掉。 干擾電壓的主導頻率在AIS變電站中主導頻率一般在2MHz以下，而在GIS變電站中要高得多，可以達50MHz。
因此為了適應這種狀況，CIGRE（國際大電網(wǎng)會議）WG36.4工作組，已向IEC（國際電工委員會）提出了修改IEC61000-4-12標準的建議。該標準是IECTC77工作組特別針對高壓開關電弧重燃形成的衰減振蕩干擾波而制定的電磁兼容基礎標準，它所定義的干擾波型和試驗等級是IEC其他專業(yè)委員會（如TC）制定產(chǎn)品標準的依據(jù)，標準與新提議的對照見下表。
4.變電站綜合自動化技術和保護下放
變電站綜合自動化技術經(jīng)過了多年的發(fā)展已經(jīng)達到了相當?shù)乃?，從初期的集中式結構到目前廣為采用的分散式結構，不僅使得變電站自動化程度得以大大提高，更直接降低了系統(tǒng)的建設成本，然而，技術的發(fā)展的同時也帶來了電力自動化設備運行環(huán)境的變化。
早期的集中式結構只是在原有的二次設備配置的基礎上增加了計算機管理功能，變電站按規(guī)模配置相應的微機保護裝置和微機遠動裝置，并安裝在主控制室內，系統(tǒng)的控制、信號量以模擬量的形式通過電纜上傳，這種結構方式的缺點主要是資源不能共享，也不能節(jié)省大量的電纜，同時由于控制信號是以模擬量的形式長距離傳輸，因此數(shù)據(jù)容易受到現(xiàn)場的干擾，但是二次自動化設備相對處于電磁環(huán)境較好的控制室中，所遭遇到的電磁騷擾會較弱一點。而分散式結構采用的是將控制單元、保護單元、數(shù)據(jù)采集單元就近安裝在戶外高壓開關附近或戶內開關柜中，通過數(shù)字信號線或光纜將信號上傳，這就大大降低了傳統(tǒng)變電站設計中的各種模擬控制信號的連接長度，提高了系統(tǒng)信號傳輸?shù)目垢蓴_能力，但是，對于二次自動化設備而言，由于其從原來條件較好的控制室被下放到開關場附近，運行電磁環(huán)境惡化，對其抗干擾性能也就提出了更高的要求。同時由于二次自動化設備自身的功能集成程度提高，單裝置內部干擾互相耦合幾率加大，這就使得設備抗干擾設計面臨著更高的難度。
對于分布式設備應滿足的抗擾性要求應該是基于開關場中的電磁干擾數(shù)據(jù)，在控制室中所測量到的數(shù)據(jù)可能已不適用，控制電纜在開關場末端的感應電壓可能會比在控制室末端要高。
隨著近幾年我國越來越多的高壓變電站保護下放至開關場，高壓開關操作所產(chǎn)生的強大干擾對保護設備的各種影響研究工作也在積極進行之中，在一系列的測試數(shù)據(jù)中較多的是針對一次開關操作時產(chǎn)生的暫態(tài)電場和磁嘗PT/CT二次側干擾電壓和電流、母線下平行電纜上的感應電壓以及變電站交流220V電源方面，測試參數(shù)涉及到波形、主導頻率、強度等。從對我國幾個保護下放的500kV變電站一次開關操作時實際測試結果來看，在二次側的干擾電壓強度一般小于標準規(guī)定的最高級別，而在頻率上則比標準中的要求要高一些，220V電源上的干擾電壓要大一點。然而，對于二次自動化設備而言，最重要的是在二次設備端口的干擾情形，有關這方面的數(shù)據(jù)積累較少。
另外開關場暫態(tài)電磁場通過空間耦合對自動化設備的影響也是一個需要深入研究的課題，對于這一類需放到開關場中的裝置，隨著保護小室設計逐漸趨向于使用非屏蔽設計，裝置本身的屏蔽設計就顯得更為重要，而這方面又恰好是我們電力自動化設備設計制造中的薄弱環(huán)節(jié)。
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