變電站內(nèi)高壓開關(guān)的電磁干擾問題剖析

紀(jì)宏艷 王賀斌

【摘 要】高壓開關(guān)是電力系統(tǒng)當(dāng)中非常重要的一部分，用來對整個電力系統(tǒng)進(jìn)行控制與保護(hù)，以使電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。然而變電站運(yùn)行過程中，經(jīng)常會受到很多因素的影響，使得高壓開關(guān)出現(xiàn)電磁干擾問題，不利于其正常使用。基于此，本文通過對電磁干擾危害的簡單介紹，進(jìn)而闡述了變電站內(nèi)高壓開關(guān)的電磁干擾問題，之后以此為基礎(chǔ)，探討了國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，減少操作開關(guān)過程對二次設(shè)備產(chǎn)生的電磁干擾。

【關(guān)鍵詞】變電站；高壓開關(guān)；電磁干擾

引言：近年來，在我國經(jīng)濟(jì)快速增長的背景下，逐漸推動了電力行業(yè)的發(fā)展，使得電力行業(yè)應(yīng)用了更多的電子控制保護(hù)元件，通過這些元件的應(yīng)用，有效提升了對電力設(shè)備的保護(hù)力度，使得電力設(shè)備可以安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。但與保護(hù)元件相比，高壓開關(guān)具有較強(qiáng)的敏感性，更容易受到電磁的干擾，導(dǎo)致其控制能力受到一定影響。因此，對變電站內(nèi)高壓開關(guān)的電磁干擾問題進(jìn)行研究具有重要意義，為進(jìn)一步提升高壓開關(guān)的抗電磁干擾能力奠定良好基礎(chǔ)。

一、電磁干擾的危害

作為電力系統(tǒng)當(dāng)中的重要組成部分，高壓開關(guān)受到電磁干擾影響之后，不僅會產(chǎn)生通信不正常，性能減弱等問題，而且還會出現(xiàn)設(shè)備誤動的情況，對整個電力系統(tǒng)的運(yùn)行以及工作人員的生命健康造成較大威脅，具體來說，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：首先，在電磁干擾的影響下，會使整個電力系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性降低，嚴(yán)重的甚至?xí)霈F(xiàn)損壞的情況，導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常運(yùn)行；其次，會對通信系統(tǒng)造成一定影響，無法傳遞準(zhǔn)確的信號；再次，由于電磁干擾的存在，很容易對保護(hù)設(shè)備造成一定影響，使其出現(xiàn)誤動情況，進(jìn)而引發(fā)電網(wǎng)事故；最后，還可能在電力系統(tǒng)內(nèi)，出現(xiàn)涌浪電流，嚴(yán)重?fù)p壞二次設(shè)備[1]。此外，還會對數(shù)字網(wǎng)絡(luò)造成一定影響，使其無法正常運(yùn)行，導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)死機(jī)的狀況。

二、變電站內(nèi)高壓開關(guān)的電磁干擾問題

（一）開關(guān)操作

在電力系統(tǒng)內(nèi)，存在很多的開關(guān)，如斷路器開關(guān)等，在操作這些開關(guān)時，就會對二次設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾?？刂崎_關(guān)的過程中，會產(chǎn)生瞬間電磁脈沖，這一脈沖具有頻率高，前沿陡峭的特點(diǎn)，使得觸頭之間，產(chǎn)生電弧的熄滅與重燃。同時，在中斷的母線處，還會出現(xiàn)高頻電流波，以及高頻電壓波，這些波通過阻尼振動的方式，逐漸向外擴(kuò)散，從而對二次設(shè)備造成了一定的電磁干擾，即阻尼振動波干擾，以及阻尼振蕩磁場干擾[2]。

（二）電感性設(shè)備

在變電站內(nèi)，應(yīng)用了大量電感性設(shè)備，如電動機(jī)、繼電器等，將這些電感性設(shè)備從系統(tǒng)中斷之后，會將觸點(diǎn)間的絕緣擊穿，形成了脈沖群形式的暫態(tài)瞬間騷擾，即電快速瞬變脈沖群干擾。

（三）雷電

雷電是一個較為常見的自然現(xiàn)象，這一自然現(xiàn)象的出現(xiàn)，也會產(chǎn)生較為嚴(yán)重的電磁干擾。對于雷電來說，實(shí)質(zhì)上就是大氣放電的現(xiàn)象，會直接對高壓開關(guān)進(jìn)行干擾，使其無法正常運(yùn)行。同時，還會利用接地系統(tǒng)、互感器等設(shè)備與二次設(shè)備間的耦合，流到二次設(shè)備內(nèi)，從而對其產(chǎn)生一定影響，即浪涌干擾與脈沖磁場干擾。

（四）運(yùn)行時的電力裝置

不論是母線還是其他線路，在運(yùn)行的過程中，都會在工頻電流的影響下，出現(xiàn)工頻磁場，從而產(chǎn)生了一定的干擾。對于工頻磁場來說，是一種正弦波，一般情況下，該磁場并不是很大，產(chǎn)生的干擾較弱。而如果出現(xiàn)一定故障，會在故障電流的作用下，出現(xiàn)較強(qiáng)的磁場，但持續(xù)時間通常不是很長，保護(hù)設(shè)備運(yùn)行后，磁場就會恢復(fù)到一般情況下[3]。其中，熔斷器的持續(xù)時間最短，只有幾毫秒，保護(hù)繼電器的持續(xù)時間最長，可達(dá)4秒左右。

（五）射頻發(fā)射設(shè)備

在電力系統(tǒng)的周圍，存在很多射頻發(fā)射設(shè)備，如電臺、電視的接受與發(fā)射設(shè)備，電話的信號塔，以及發(fā)電站內(nèi)應(yīng)用的對講機(jī)，都會產(chǎn)生一定的電磁干擾，使得二次設(shè)備運(yùn)行時，出現(xiàn)射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)干擾與射頻電磁場輻射干擾。

（六）靜電放電

靜電放電時，波前時間較短，大概在1ns左右，但阻尼波尾時間較長一些，通常在幾十納秒，導(dǎo)致整個波形當(dāng)中，幅值為上萬伏。同時靜電破壞性較大，很容易導(dǎo)致電氣設(shè)備損壞，部分設(shè)備失靈等，甚至還會使系統(tǒng)數(shù)據(jù)丟失，不利于電力設(shè)備的正常運(yùn)行。而在變電站內(nèi)，存在很多容易出現(xiàn)靜電的地方，如電氣設(shè)備的按鍵，工作人員流動較大的地方等[4]。

（七）諧波干擾

近年來，隨著電力電子元件應(yīng)用數(shù)量的不斷增加，雖然提升了整個電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，但會產(chǎn)生大量的諧波污染，從而對電網(wǎng)造成一定危害，不僅降低了監(jiān)測的存取額度，而且還干擾了動作的準(zhǔn)確性，導(dǎo)致設(shè)備無法正常運(yùn)行。

（八）電源質(zhì)量

電源質(zhì)量出現(xiàn)問題后，也會產(chǎn)生一定的電磁干擾，如電壓突然消失，電源頻率出現(xiàn)改變等，這些電源質(zhì)量問題，就會影響數(shù)據(jù)傳遞，很容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，進(jìn)而引發(fā)通信中斷的問題。同時，如果出現(xiàn)電力裝置故障，或者是系統(tǒng)內(nèi)負(fù)荷急速增加，導(dǎo)致電壓暫降，在一些特殊情況下，甚至?xí)a(chǎn)生多次暫將。

三、國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)分析

（一）GB/T11022標(biāo)準(zhǔn)

國家相關(guān)部門為了降低電磁干擾對高壓開關(guān)的影響，制定出了相應(yīng)的制度標(biāo)準(zhǔn)，即GB/T11022，主要內(nèi)容包括以下五個方面：（1）進(jìn)行電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(yàn)，以確定各元件開閉時，是否對二次系統(tǒng)造成影響；（2）振動波抗擾度試驗(yàn)，以確保定主回路中斷與連接時，是否對二次系統(tǒng)造成影響；（3）在直流電源處，需要進(jìn)行紋波抗擾度試驗(yàn)，以確定產(chǎn)生的紋波電壓，是否會對二次系統(tǒng)造成影響；（4）在交流電處，進(jìn)行電壓降低、暫斷與電壓變化抗擾度試驗(yàn)，以確定交流電源出現(xiàn)上述幾種現(xiàn)象時，是否會對二次系統(tǒng)造成影響；（5）在直流電源處，進(jìn)行電壓降低、暫斷與電壓變化抗擾度試驗(yàn)，以確定直流電源出現(xiàn)上述幾種現(xiàn)象時，是否會對二次系統(tǒng)造成影響[5]。

由上述幾項(xiàng)內(nèi)容可知，現(xiàn)有規(guī)定當(dāng)中，只是要求對二次系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，且試樣數(shù)量為5個，而在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的背景下，電力系統(tǒng)內(nèi)電子設(shè)備數(shù)量逐漸增加，只是通過五個試驗(yàn)往往很難有效降低電磁干擾，因而需要對其進(jìn)行完善。

（二）GB/T17626標(biāo)準(zhǔn)

變電站內(nèi)，控制開關(guān)時，會產(chǎn)生阻尼振動波干擾，以及阻尼振動磁場干擾，兩者經(jīng)常出現(xiàn)在變電站，而在其他場所則很少出現(xiàn)。因此，本節(jié)以上述兩個干擾為主要研究對象。

對振動波干擾進(jìn)行檢測時，幅值通常在2.5kV以下，符合GB/T17626標(biāo)準(zhǔn)的要求。但從振動頻率的角度來說，AIS變電站的振動頻率在1MHz左右，GIS變電站更高，頻率將近為40MHz。而在GB/T17626標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中，要求振動頻率在1MHz以下，無法有效對高壓開關(guān)進(jìn)行考量，應(yīng)對其進(jìn)行修改。目前，國際相關(guān)部門頒布的IEC61000-4-18標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中，就對這一內(nèi)容進(jìn)行了修改，加入了3MHz、10MHz以及30MHz三個標(biāo)準(zhǔn)，這可以為我國新標(biāo)準(zhǔn)的制定提供一定借鑒意義。

總結(jié)：綜上所述，變電站運(yùn)行的過程中，受到多種因素的影響，經(jīng)常會出現(xiàn)高壓開關(guān)電磁干擾的現(xiàn)象，從而影響整個電力系統(tǒng)的運(yùn)行。同時，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中，還存在很多缺陷，不利于降低高壓開關(guān)的電磁干擾。所以，我國應(yīng)向國際接軌，制定出更加完善的標(biāo)準(zhǔn)，以減弱高壓開關(guān)的電磁干擾。

參考文獻(xiàn)：

[1]張一茗，李少華，金光耀，等.電磁干擾對智能高壓開關(guān)二次設(shè)備的影響研究[J].高壓電器，2017，16（02）：196-203.

[2]吳克元，黃陽崗，周勁武.一起開關(guān)柜智能裝置電磁干擾的研究分析[J].湖南電力，2017，11（02）：55-56.

[3]周華，李偉奇，閆站正.電磁干擾對高壓開關(guān)設(shè)備可靠性的影響[J].科技資訊，2018，16（03）：36-36.

[4]段杰靈.淺述35kv變電站繼電保護(hù)裝置對策[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017，03（10）：183-183.

[5]何理，邙強(qiáng)，千延力，等.關(guān)于電磁干擾在系統(tǒng)設(shè)計中的防護(hù)方法[J].世界有色金屬，2018，12（23）：78.

作者簡介：

一作：紀(jì)宏艷1990年8月，女，漢，河南駐馬店，助理工程師，本科；二作：王賀斌（1993年8月），男，漢，河南駐馬店，助理工程師，本科、450000

（作者單位：河南駐馬店）