《電力系統(tǒng)相關(guān)問題研究【論文】》

電磁兼容理論在電力系統(tǒng)中的相關(guān)問題研究目錄TOC\o"1-3"\h\u10465摘要 一、引言近年來，電力系統(tǒng)發(fā)展迅速，隨著城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造，大型發(fā)電機的調(diào)試和高壓技術(shù)的發(fā)展，大量的電子設備已經(jīng)充斥到電網(wǎng)，促進電網(wǎng)的發(fā)展，提高電網(wǎng)的自動化水平。在另一方面，對電力系統(tǒng)的安全性和效率的電磁兼容性的相關(guān)的問題影響，因此，電力系統(tǒng)中電子設備的電磁兼容性是過去人們忽視的問題，越來越多的人逐漸認識到這一點。為了適應這一實際要求，有必要研究和應用適當和切實可行的電磁兼容技術(shù)[1]。二、電磁兼容的研究內(nèi)容1.電磁兼容的定義電磁兼容性是英文ElectromagneticCompati-bility的譯名，簡稱EMC。EMC是一門檢查電磁環(huán)境的學科（指的是特定位置存在的所有電磁現(xiàn)象的總和）。因此它也被稱為電磁環(huán)境。根據(jù)國際電工委員會（IEC）的電磁兼容性是指：（1）裝置或系統(tǒng)的能力在其電磁環(huán)境中正常運行；（2）它或它們的任何東西沒有不可接受的電磁干擾的環(huán)境[2]。根據(jù)這個定義，EMC的主要研究目標是電磁干擾（所謂電磁干擾是指所有電磁現(xiàn)象，可導致設備的性能，設備或系統(tǒng)受到不利影響或者是生物或非生物性能產(chǎn)生不利影響），即：（1）干擾源的形成及其性質(zhì)；（2）干擾的耦合和傳輸；（3）敏感設備的反應特性和防止騷擾的措施[3]。2.電磁兼容所研究的場源頻率（1）主電源頻率和音頻干擾（50Hz及其低次諧波分量）。它包括輸配電，電力推進系統(tǒng)等。（2）極低頻噪聲（低于30kHz）。它在高壓交流和直流傳輸中包含特別高的諧波，在電氣路徑中包含非常高的諧波。（3）載波頻率噪聲（30至300kHz）。例如，載波通信。（4）微波干擾（0.3至300GHz）。它包括UHF和極高頻干擾。（5）核電磁脈沖騷擾。這種騷擾由直流直至千兆赫[4]。3.電磁兼容的研究對象（1）公共走廊內(nèi)各種公用設施如電力線、通信、石油和其他金屬管道、電力鐵路和公路的相互作用。（2）摩天大樓、電力線和鐵塔等大型建筑物引起的反射。（3）電磁環(huán)境對生態(tài)的影響。（4）核磁脈沖（NEMP）。（5）電子設備故障。（6）閃電、磁暴和沙子排放等自然影響。EMC技術(shù)將檢查上述內(nèi)容，包括基本EMC研究、從實踐和測試結(jié)果到設備，并減少電磁環(huán)境的其他有害影響。當然，不同的學科具有不同的方面，如射頻干擾主要研究了通信、低頻率（諧波）和瞬時干擾在飛機和航天器、船只和在高壓施加到能源系統(tǒng)。在變電站和高壓實驗室電磁兼容性的設備之間的問題特別嚴重，因為敏感儀器和干擾的密閉空間內(nèi)源是在這些環(huán)境中，即使它出現(xiàn)有小的干擾也會導致嚴重的故障或穩(wěn)定性影響。三、電力設備電磁兼容存在的主要問題分析1.運轉(zhuǎn)過程中自動化設備相互干擾完整的電力系統(tǒng)由多個級別的設備組成，必須同時操作以支持整個系統(tǒng)。自動化設備作為關(guān)鍵部件起著關(guān)鍵作用。由于設備本身僅具有低干擾抑制能力，因此在電磁干擾的情況下可導致設備的持續(xù)操作，從而導致整個系統(tǒng)癱瘓。同時，電磁干擾仍然無所不在。除了外部干擾，這種情況有時會發(fā)生在設備內(nèi)部。如果不采取適當措施，則很難避免這種干擾。目前，中國的科學技術(shù)在不斷發(fā)展。該領(lǐng)域的技術(shù)也取得了一些進展。設備故障可以大大減少，但仍然不符合預期標準。需要在這方面做進一步的努力。然而，即使大量資源被用盡，中國在這方面也沒有取得多大進展。這需要引起我們對其的思考，總結(jié)導致這種情況的原因，并且加以解決。2.電磁兼容技術(shù)在自動化設備應用中的特殊性電力系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)復雜，它包含大量電路以支持正常運行，整個過程由計算機控制。系統(tǒng)的操作存在一些問題。對設備操作的主要影響是脈沖噪聲。一旦觸摸這些信號，信號就會中斷，這會干擾系統(tǒng)的正常操作。這也需要適當?shù)母綦x措施，以免發(fā)生相互干擾。3.電源對系統(tǒng)造成的影響電子系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)復雜，操作必須由大量設備維護，其內(nèi)部操作狀態(tài)也容易受到影響。通常，電源會在正常工作條件下造成干擾。電源對系統(tǒng)的影響主要是以下兩個方面：第一，導致系統(tǒng)內(nèi)傳遞函數(shù)的信號受到干擾，其次，信號相互干擾。由于信號的功能主要是向每個設備發(fā)送命令，信號受到影響，導致系統(tǒng)正常運行時出現(xiàn)很大問題。如果信號受到干擾，大量設備無法按標準運行，導致系統(tǒng)暴露在較低的運行效率下的風險。當然，電源的影響還取決于應用的電源類型。如果可以正確使用電源，則可以有效地減少信號的干擾。四、提高電力系統(tǒng)自動化設備的電磁兼容技術(shù)的對策1.屏蔽屏蔽技術(shù)用于抑制電磁場的干擾。要屏蔽的區(qū)域被屏蔽體圍繞，使得流過屏蔽的電磁場被反射和吸收并衰減。根據(jù)作用機理，屏蔽可分為三類：電場屏蔽、磁場屏蔽和電磁場屏蔽。然而，對于低頻磁場的干擾，屏蔽效果非常低。如果屏蔽接地，它也可以用作靜電屏蔽。（1）二次回路低壓電子設備的屏蔽大多數(shù)電子電源電壓設備都安裝在一般的箱子里，可以提供一定程度的保護，但是由于電纜接入，箱子變得不連續(xù)，阻擋了渦流的通過，保護作用因此減少了，因此必須避免或減少護罩的接縫，并且當有槽以獲得良好的保護效果時，必須采取一些必要的保護措施，例如盡量在盒子上打開最長的開口。小于輻射電磁波波長的1/20；使用螺釘連接到插槽。接地螺柱或?qū)щ姯h(huán)沿插槽的整個長度提供可靠的電氣接觸。（2）電纜的屏蔽可產(chǎn)生接地網(wǎng)的高頻瞬態(tài)電流。必須對同一溝槽的電纜進行分類和布置。AC和DC電路以及不同級別的電路不能共用電纜。只要有可能，并聯(lián)布線應盡可能徑向，同一電路的電纜應鋪設在電纜中以避免環(huán)路。在某些條件下，信號傳輸線可能會扭曲。CT和PT電路的兩個次級導線必須布置在同一根電纜中并單獨布線。沒有電纜與其他電路共用。如有必要，也可以使用電纜。與電纜平行的電線沿電纜方向放置在溝槽中，并在兩端可靠地接地，以提供一定的磁屏蔽和靜電保護功能。2.接地（1）安全接地它代表設備的安全接地和防雷安全接地。設備的安全接地是將外殼和電氣和電子高壓設備的底座接地，以防止高壓直接接觸外殼和觸電危險。點火導致殼體帶電并且引起電擊的發(fā)生。（2）工作接地(信號接地)它將電路和設備的所有部分連接到公共等電位點或公共等電位表面，以提供公共參考電位。1.浮地：如圖4.1所示，如圖4.1所示，缺點是靜電容易積聚，甚至導致靜電放電和靜電擊穿，因為器件不直接接地。除了受流量影響的信號傳輸外，通常不使用無電位接地方法。圖4.1浮點接地單點接地：它們可分為兩種類型：串行單點接地和并聯(lián)單點接地，如圖4.2和4.3所示，單點接地方法適用于較大的系統(tǒng)，但這種接地方法的缺點是常見的阻抗耦合，單點接地方法僅適用于低頻（低于1MHz）?；ジ泻艽蟆＿@增加了電感耦合并引起電磁干擾。因此，應在高頻下使用多點接地。圖4.2并聯(lián)單點接地圖4.3串點單點接地3.多點接地：它抑制了10MHz以上的頻率。噪聲信號如圖4.4所示。圖4.4多點接地4混合接地：某些設備同時具有高頻和低頻部分。該接地系統(tǒng)稱為混合系統(tǒng)。它抑制頻率在1到10MHz之間的干擾信號。在實踐中，這種類型的接地更常見。在實際的電力系統(tǒng)中，典型的由接地問題而導致的事故有:1.PT中性環(huán)有兩個接地點：如果接地故障超出范圍，PT二次電壓的相位和幅度將因地電位差的影響而發(fā)生變化，零序方向的元件將被錯誤地區(qū)分，從而導致保護錯誤。2.高頻保護中高頻電纜的屏蔽層不在接收側(cè)接地，如果傳輸線有接地故障，會產(chǎn)生強噪聲信號，導致接收信號被切斷，高頻保護失靈。根據(jù)原能源部門的《功率繼電器和安全繼電器的預防措施》，PT和CT二次回路應只有一個接地點，并在控制室側(cè)面可靠接地。屏蔽電纜的核心應以低頻接地。在高頻率下，它應該在兩個或多個點接地。可以使用雙屏蔽電纜。3.濾波由于電力系統(tǒng)的接地由許多設備共享，因此外部電源產(chǎn)生的噪聲可以傳導地耦合到控制電路中。因此，應為敏感的接地導體配置合適的RF扼流圈。諸如鐵氧體磁珠的吸收裝置可用于由外部共模噪聲引起的外場去耦。4.隔離隔離是相互干擾線的分離，以便中斷或削弱它們之間的電磁耦合。例如，如果兩個互連器件的接地電位非常不同，絕緣體應連接到互連，隔離方法有光電隔離和變壓器隔離。（1）光電隔離光電隔離是將發(fā)光二極管和光電晶體管封裝在光電耦合器的護套中，LED的兩端是信號輸入端子，光電晶體管的集電極和發(fā)射極用作輸出端子，信號從LED傳輸?shù)叫盘栯妷骸］^低的發(fā)光被傳遞到光電晶體管完成。由于信號是通過光傳輸?shù)?，因此電路接地之間的連接被中斷，從而有效地抑制了噪聲。然而，由于輸入端和輸出端的雜散電容，光學隔離抑制高頻噪聲的能力迅速降低。（2）變壓器隔離隔離變壓器通過電磁耦合將信號從初級側(cè)傳輸?shù)酱渭墏?cè)，并隔離各種電路，使得共模電壓不能循環(huán)，有效地抑制共模噪聲。效果變得更好。在某些情況下，也可以防止反擊。5.限幅限幅的功能是將瞬態(tài)過電壓峰值限制在某個安全水平以下，以便受保護的設備不會被過電壓損壞。常用的限幅裝置主要包括壓敏電阻、硅雪崩二極管和放電管。結(jié)論總之，電力系統(tǒng)的電磁兼容問題已成為一個不容忽視的重要問題，并引起各個部門的關(guān)注和對于電力系統(tǒng)的研究、設計和運行。濾波器是抑制諧波的有效方法。干擾源產(chǎn)生的瞬態(tài)干擾發(fā)生的幅度和可能性降低，阻斷瞬態(tài)干擾的傳輸路徑可以提高變電站一次設備與二次設備之間的電磁兼容性。在變電站的設計中，二次電纜被充分鋪設并選擇正確的方向以避免或減少二次電纜上的環(huán)境電磁場的干擾。這些措施包括：斷開低電平信號電纜與高電纜的連接，變電站的二次電纜應盡可能明亮，二次電纜應盡可能遠離高壓總線和瞬態(tài)電流。另外，盡量減小母線的平行長度，利用電纜溝的屏蔽作用，改善變電站的接地，降低接地電阻。電力系統(tǒng)自動化設備的電磁兼容問題十分常見，并且影響越來越大。因此要加強電磁兼容技術(shù)研究力度，在解決電磁兼容問題的基礎(chǔ)上，將理論知識和實踐經(jīng)驗相結(jié)合，通過阻止干擾源、減小線路耦合干擾和提升系統(tǒng)抗干擾能力等方式，實現(xiàn)電磁兼容技術(shù)的創(chuàng)新，保證電力系統(tǒng)自動化設備運行穩(wěn)定，為我國社會經(jīng)濟發(fā)展做出貢獻。參考文獻[1]吳肇赟.變電站繼電保護裝置電磁兼容問題分析與探究[J].科技經(jīng)濟導刊，2019，27(18):32-33.[2]林容芳，楊國榮.電磁兼容在打印機產(chǎn)品中的測試與研究[J].廣東科技，2019，28(05):73-77.[3]簡文斐.電梯電磁兼容問題及檢測方法研究[J].科技風，2019(13):145.[4]陳斌，夏微微，高節(jié).天線電磁兼容技術(shù)探討[J].安全與電磁兼容，2019(02):83-87.[5]林鈺超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