論電力系統(tǒng)中的電磁兼容技術(shù)

【摘 要】 電子電氣設(shè)備從出現(xiàn)至今，電磁兼容問(wèn)題就一直是一個(gè)無(wú)法回避的問(wèn)題，本文主要對(duì)電力系統(tǒng)中存在的電磁兼容技術(shù)的主要內(nèi)容和發(fā)展趨勢(shì)做出闡述。

【關(guān)鍵詞】 電磁兼容 電力系統(tǒng)

電磁兼容（EMC）是指設(shè)備或系統(tǒng)在所處的電磁環(huán)境中能正常工作且不對(duì)該環(huán)境中任何其他事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。電磁兼容技術(shù)是一門迅速發(fā)展的交叉學(xué)科，涉及電子、計(jì)算機(jī)、通信、航空航天、鐵路交通、電力、軍事以至人民生活各個(gè)方面。在當(dāng)今信息社會(huì)，隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，一個(gè)系統(tǒng)中采用的電氣及電子設(shè)備數(shù)量大大增加，而且電子設(shè)備的頻帶日益加寬，功率逐漸增大，靈敏度提高，聯(lián)接各種設(shè)備的電纜網(wǎng)絡(luò)也越來(lái)越復(fù)雜，因此，電磁兼容問(wèn)題日顯重要。

電力系統(tǒng)中，在電網(wǎng)容量增大、輸電電壓增高的同時(shí)，以計(jì)算機(jī)和微處理器為基礎(chǔ)的繼電保護(hù)、電網(wǎng)控制、通信設(shè)備得到廣泛采用。因此，電力系統(tǒng)電磁兼容問(wèn)題也變得十分突出。例如，集繼電保護(hù)、通信、SCADA功能于一體的變電站綜合自動(dòng)化設(shè)備，通常安裝在變電站高壓設(shè)備的附近，該設(shè)備能正常工作的先決條件就是它能夠承受變電站中在正常操作或事故情況下產(chǎn)生的極強(qiáng)的電磁干擾。此外，由于現(xiàn)代的高壓開(kāi)關(guān)常常與電子控制和保護(hù)設(shè)備集成于一體，因此，對(duì)這種強(qiáng)電與弱電設(shè)備組合的設(shè)備不僅需要進(jìn)行高電壓、大電流的試驗(yàn)，同時(shí)還要通過(guò)電磁兼容的試驗(yàn)。GIS的隔離開(kāi)關(guān)操作時(shí)，可以產(chǎn)生頻率高達(dá)數(shù)兆赫的快速暫態(tài)電壓。這種快速暫態(tài)過(guò)電壓不僅會(huì)危及變壓器等設(shè)備的絕緣，而且會(huì)通過(guò)接地網(wǎng)向外傳播，干擾變電站繼電保護(hù)、控制設(shè)備的正常工作。隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平的提高，電磁兼容技術(shù)的重要性日益顯現(xiàn)出來(lái)。

1 電磁兼容技術(shù)的主要內(nèi)容和發(fā)展趨勢(shì)

電力系統(tǒng)電磁兼容的主要內(nèi)容包括：

（1）電磁環(huán)境評(píng)價(jià)。即通過(guò)實(shí)測(cè)或數(shù)字仿真等手段，對(duì)設(shè)備在運(yùn)行時(shí)可能受到的電磁干擾水平（幅值、頻率、波形等）進(jìn)行估計(jì)。例如，利用可移動(dòng)的電磁兼容測(cè)試車對(duì)高壓輸電線路或變電站產(chǎn)生的各種干擾進(jìn)行實(shí)測(cè)，或通過(guò)電磁暫態(tài)計(jì)算程序?qū)赡墚a(chǎn)生的瞬變電磁場(chǎng)進(jìn)行數(shù)字仿真。電磁環(huán)境評(píng)價(jià)是電磁兼容技術(shù)的重要組成部分，是抗干擾設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

（2）電磁干擾耦合路徑。弄清干擾源產(chǎn)生的電磁搔擾通過(guò)何種路徑到達(dá)被干擾的對(duì)象。一般來(lái)說(shuō)，干擾可分為傳導(dǎo)型干擾和輻射型干擾2大類。傳導(dǎo)干擾是指電磁搔擾通過(guò)電源線路，接地線和信號(hào)線傳播到達(dá)對(duì)象所造成的干擾，例如，通過(guò)電源線傳入的雷電沖擊源產(chǎn)生的干擾；輻射干擾是指通過(guò)電磁源空間傳播到達(dá)敏感設(shè)備的干擾。例如，輸電線路電暈產(chǎn)生的無(wú)線電干擾或電視干擾即屬于輻射型的干擾。研究干擾的耦合途徑，對(duì)制定抗干擾的措施，消除或抑制干擾有重要的意義。

（3）電磁抗擾性評(píng)價(jià)。研究電力系統(tǒng)中各種敏感的設(shè)備儀表，如繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、電能計(jì)量?jī)x表等耐受電磁干擾的能力。一般是采用試驗(yàn)來(lái)模擬運(yùn)行中可能出現(xiàn)的干擾，并在設(shè)備盡可能接近工作條件下，試驗(yàn)被試設(shè)備是否會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)或永久性損壞。設(shè)備的抗擾性決定于該設(shè)備的工作原理、電子線路布置、工作信號(hào)電平，以及所采取的抗干擾措施。隨著電力系統(tǒng)中各種自動(dòng)化系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的廣泛采用，隨著強(qiáng)電設(shè)備與強(qiáng)電設(shè)備集成為一體的趨向，如何評(píng)價(jià)這些設(shè)備耐受干擾的能力，研究實(shí)用和有效的試驗(yàn)方法，制定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)將成為電力系統(tǒng)電磁兼容技術(shù)的重要課題。

（4）抗干擾措施，電磁干擾的產(chǎn)生和耦合。敏感設(shè)備是不可能完全避免電磁搔擾的。因此，往往比較經(jīng)濟(jì)合理的解決辦法是在敏感設(shè)備上應(yīng)用抗干擾措施。例如，電力調(diào)度大樓遭受雷擊是不可避免的。但通往系統(tǒng)和調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的安全運(yùn)行可通過(guò)正確的接地、屏蔽、隔離措施加以保證。研究有效經(jīng)濟(jì)和適用的抗干擾措施也是未來(lái)電磁兼容領(lǐng)域的重要任務(wù)。

（5）電能質(zhì)量。國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議36學(xué)術(shù)委員會(huì)（電力系統(tǒng)電磁兼容）把電能質(zhì)量控制也列入電磁兼容的范疇，研究頻率變化、諧波、電壓閃變、電壓驟降等對(duì)用戶設(shè)備性能的影響。

2 電磁場(chǎng)生態(tài)影響

公眾對(duì)工頻電磁場(chǎng)對(duì)人體健康可能產(chǎn)生有害影響的疑慮，已成為一些國(guó)家高壓輸電發(fā)展的重要制約因素。致游離輻射，如X射線、伽馬射線對(duì)人體健康產(chǎn)生有害的影響已經(jīng)為人所熟悉。非致游離輻射（Non ionizingRadiation），包括低頻電磁場(chǎng)是否對(duì)生物系統(tǒng)，特別是對(duì)人類的健康產(chǎn)生有害影響，始終是一個(gè)懸而未決的問(wèn)題。盡管全球的科學(xué)家對(duì)此進(jìn)行了大量的研究，由于此問(wèn)題極其復(fù)雜，至今尚難以得出結(jié)論。預(yù)測(cè)未來(lái)需要開(kāi)展更多的研究課題。