浅论电力系统的电磁兼容

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科 技 论 坛
浅论 电力系统 的电磁 兼 容
王宇 雷 于 乐
（ 黑龙 江省 方正 县 电业 局 ， 黑 龙 江 方正 １ ５ ０ ８ ０ ０ ）
摘 要： 介绍 了电磁 兼容的定义 ， 所 涉及的研究 范围及在现代社会 中的严重影响 ； 重点分析 了电力 系统 电磁兼容 的危 害—— 电磁骚 扰在 电力 系统各个环节 中的现 象、 特 点及 防护方法。 关键词 ： 电气 ； 电磁兼容； 电磁骚扰 ； 电力 系统 ； 电能质 量 随着 现代科 学技术的发展 ， 各种电子 、 电气设备 已广泛应用 于 站 的设计 、 施工 、 维护等各个环节 中应考 虑如下几 个方 面 ： ①变 电站 人们 的 日常生活 、 国民经济的各个部 门及 国防建设 中。 电子 、 电气设 设计 中， 低 电平信号 电缆应与高 电平 电缆分开 ； ② 变电站设 计 中， 二 备不仅数量及种类不 断增加 ， 而且向小型化 、 数字化 、 高速化及 网络 次 电缆在 变电站 内的走 向应 呈辐射状 ； ③变 电站设计 中 。 二次 电缆 化 的方 向快速发展。 这些电子 、 电气设备正常工作时 ， 往往会产生一 应尽量远离高电压母 线和暂态 电流的入地点 ， 并尽量减少和母线 的 些有用或无用的电磁 能量 ， 影响其他设备 、 系统和生物体 ， 导致 电磁 平行长度 ； ④变 电站设计 中， 利 用电缆沟的屏 蔽作 用 ； ⑤变 电站设计 环境 日趋复杂 ， 造成 了“ 电磁污染” ， 形成电磁骚扰 。 电磁骚扰有可能 中， 改善变电站的接地、 降低接地电阻； ⑥变电站设计 中， 合理选择
使电气 、 电子设备和系统的工作性能偏离预期的指标或使各种性能 保护小室的接地方式并加强其屏蔽 ； ⑦采用隔离变压器 、 合理布线， 出现不希望的偏差 ， 严重时还可能摧 毁电气 、 电子设备和系统 ， 而且 增强瞬变骚扰的抑制措施 ， 增强电子电路的抗骚扰措施来提高变电
还将影 响人体健康。 因此 ， 人们面临着一个这样 的新问题 ， 就是如何 站二次设备抗骚扰能力措施 ； ⑧随着 电力系统高科技程度 的不断 提 提高现代 电子 、电气设备 和系统在 复杂 的电磁环境 中的生存能力 ， 高， 在线监测的现场计算机受 电网骚扰 的抑制方法也愈来愈 引起 重 以确保 电气 、 电子设备和系统达到初始 的设计 目的。 视。对设计工程师而言 ， 采用屏蔽材料是一种有效 降低 电磁骚扰 的 电磁兼容 （ Ｅ Ｍｃ ） 在国际电工委员会 （ Ｉ Ｅ Ｃ ） 、 美 国国防部《 国防及 方法 。 如今 已有多种外壳屏蔽材料得 到广泛使用 ， 从金属罐 、 薄金属 有关 名词字典》 以及美 国国家标准学会暨美 国电工与电子学会联合 片和箔带 到在导电织物或卷带上喷射涂层及镀层（ 如导 电漆及锌 线 出版的（ （ Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ电工与电子学名词标 准字典》 中的定义是研究在有限 喷涂等） 。无论是金属还是涂有导电层的塑料， 一旦设计人员确定作 的空间 、 有限的时间 、 有 限的频谱资源条件下 ， 各种用 电设 备（ 分系 为外壳材料之后 ， 就可着手开始选择衬垫。 在高频 电场下 ， 采用薄层 统、 系统 、 广义 的还包括 生物体 ） 可共 存并不致 引起 降级的一 门科 金属作为外壳或 内衬材料可达到 良好的屏蔽效果 ， 但条件是屏 蔽必 学。电磁兼容性是指设备 或系统在其 电磁环境 中能正 常工作 ， 且不 须连续 ， 并将敏感部分完全遮盖住 ， 没有缺 口或缝 隙（ 形成一个法 拉 对该 环境 中的任何事物构成不能承受的电磁骚扰 的能力 。 研究对象 第笼） 。然而在实际 中要制造一个无接缝及缺 口的屏蔽罩是不 可能 是电磁骚扰 ， 即骚扰源 的形成及其性质 ； 骚扰 的耦合 和运输 ； 敏感设 的 ， 由于屏蔽罩要分成多个部 分进行制作 ， 因此就会有 缝隙需要 接 备的响应特性 和抗 骚扰措施 等。２ ０世纪 ６ ０年代 以来 ， 现代 科学技 合 ， 另外通常还得 在屏蔽罩上 打孔 以便安装 与插 卡或装 配组 件的连 术向高频 、 高速 、 高灵敏度 、 高安装密度 、 高集成度 、 高可靠性方 向发 线 。 展， 其应用范 围的越来越广 ， 渗透到 了社会 的每一个 角落 ，Ｅ Ｍｃ这 输 变电工程的电磁环境问题主要体现在 ： 电力系统对邻 近其他 学科 ， “ 随着 电磁能量利用 的发展 ， 它将研究 ： 预测并控制 变化着 设施 的电磁影 响 ； 电力 系统工频磁场问题 ； 工频 电磁场 的生物效 应 的地球和天体周 围的电磁环境 、为了协 调环境所采取控制方法 、 各 问题 。这些 问题在 以往的设计 、 施工 中考虑 的程度不够 ； 现在 ， 随着 项 电气规 程 的制 定 以及 电磁环 境 的协调 和 电磁 能 量 的合理应 用 高层 建筑群 的增加 、 电气化铁路 的出现 、 现代通讯网络的迅猛发展 、 等。 ” 正由于大规模集成 电路 的出现把人类带入信息时代 ， 近年来信 人类生存环境 的变 化等等 ，这些 问题 的解 决 已成 为迫在眉 睫的问 息高速公路 和高速计算 机技 术的快速发展 ， 随之而来 的是 ， 电磁骚 题 。 扰 已不只 限于电子设 备本身 ， 还涉 及到电磁污染 、 电磁饥饿 等一系 电能质量恶化给电网和用户带来巨大经济损失 ， 在 电力 市场运 列生态效应 问题 以及其 他多方面 的问题 ， 这种环境污染 形式 ， 也成 行机制下 ， 电能质量作 为电能商品 的主要属性 ， 将 直接影响 电能 的 为水质污染 、 大气污染 、 噪 声污染之后的第 四大污染 。因此 ， 以电磁 价格。 电能质量问题 ， 是电磁兼容 问题在 电力系统的主要反映。 电能 骚扰为研究对象 的电磁兼容性研究 在国内外 已经受到普遍 重视 ， 渗 质量问题 涉及 到电力系统和用户之间及不 同用户之 间的利益分配 ， 透到每一个 电气电子系统及设备 中， 涉及领域更广 ， 并获得 空前 的 因此 ， 无论是供 电方 、 发 电方还是 用户都对 电能质 量给予 了越来 越 大发展。 电磁兼容设计 已经成为电力 和电子产品设 计中不可缺少 的 多的关注。 电能质量 问题可分为稳态电能质量 问题 和暂态 电能质量 环节 。 问题。 目前 ， 电能质量中有关 电压偏 差 、 频率偏差 、 谐波等稳态 电能 这 里将 主要 介 绍 电力 系 统 的 电磁 兼 容 性 及 带来 的 问题 。 质量指标 的检测 已有 比较成熟 的检测装置 ， 其影响也进行 了较系统 所有 电器和 电子设备工作 时都会有 间歇 或连续性 电压 电流变 的研究。对诸 如电压暂降 （ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ａ ｇ ） 、 电压骤 升（ ｖ ｏ ｌ ｔ ｇｅ ａ ｓ ｗ ｅ ｌ １ ） 、 间 化， 有时变化速率还相 当快 ， 这样会 导致在不同频率 内或一 个频带 断（ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｒ ｕ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎ ） 、 脉冲（ ｉ ｍｐ ｕ ｌ ｓ ｅ ） 、 振荡（ ｏ ｓ ｃ ｉ ｌ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ） 等暂态 电能质量 问题 ， 问产生电磁能量 ， 而相应 的电路则会将这种能量发射到周 围的环境 其所造成的影 响还有待深入系统研究。 电磁骚 扰的解决 现在依靠 电 中。 电磁骚扰有两条途径离开或进入一个电路： 辐射和传导。 信号辐 能质量监测系统。电能质量分析及其监测涉及 到电力 系统 、 自动控 射是通过外壳 的缝 、 槽、 开孔或其他缺 口泄漏出去 ； 而信号传导则通 制 、 现代通讯等多个方面。 目前及 今后一段 时间内， 它将在基础理论 过耦合到电源、 信号和控制线上离开外壳， 在开放的空间中自由辐 的研究 、 新型算法 的开发上进行深入 的研究 和探索 ， 而且现 代 电网 射， 从 而产生干扰 。 的电能质 量监 测系统 ， 借助 电子技术 和网络技术 的飞 速发展 ， 正朝 电磁骚扰按场源频率范围分类 ， 可分为 ６ 类： １ ） ５ ０ Ｈ ｚ 低频骚扰； 着在线监测 、 实时分析 、 网络化和智能化的方向发展。 ２ ）３ ０ Ｋ Ｈｚ 以下甚低频骚扰； ３ ）３ ０ — ３ ０ ０ Ｋ Ｈ ｚ 载波骚 扰； ４ ）０ ． ３ — ３ ０ ０ ＭＨ ｚ 以上 ， 是对 电力系统的电磁兼 容危 害及解决 的综合分析。 射频 、 视 频骚扰； ５ ） ０ ． ３ — ３ ０ ０ Ｇ Ｈ ｚ 微波骚扰 ； ６ ） 核电磁脉 冲骚扰。对 电 力系统来说 ， 电磁骚扰主要偏重 于低频 （ 谐波 ） 及暂 态骚扰 。主要 表 现在 三方面问题 ： ① 变电站电磁兼容技术 问题 ； ②输变 电工程 的电