變電站內(nèi)高壓開關的電磁干擾問題剖析

紀宏艷 王賀斌

【摘 要】高壓開關是電力系統(tǒng)當中非常重要的一部分，用來對整個電力系統(tǒng)進行控制與保護，以使電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運行。然而變電站運行過程中，經(jīng)常會受到很多因素的影響，使得高壓開關出現(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，進而闡述了變電站內(nèi)高壓開關的電磁干擾問題，之后以此為基礎，探討了國家相關標準，減少操作開關過程對二次設備產(chǎn)生的電磁干擾。

【關鍵詞】變電站；高壓開關；電磁干擾

引言：近年來，在我國經(jīng)濟快速增長的背景下，逐漸推動了電力行業(yè)的發(fā)展，使得電力行業(yè)應用了更多的電子控制保護元件，通過這些元件的應用，有效提升了對電力設備的保護力度，使得電力設備可以安全、穩(wěn)定的運行。但與保護元件相比，高壓開關具有較強的敏感性，更容易受到電磁的干擾，導致其控制能力受到一定影響。因此，對變電站內(nèi)高壓開關的電磁干擾問題進行研究具有重要意義，為進一步提升高壓開關的抗電磁干擾能力奠定良好基礎。

一、電磁干擾的危害

作為電力系統(tǒng)當中的重要組成部分，高壓開關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)設備誤動的情況，對整個電力系統(tǒng)的運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，嚴重的甚至會出現(xiàn)損壞的情況，導致系統(tǒng)無法正常運行；其次，會對通信系統(tǒng)造成一定影響，無法傳遞準確的信號；再次，由于電磁干擾的存在，很容易對保護設備造成一定影響，使其出現(xiàn)誤動情況，進而引發(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，嚴重損壞二次設備[1]。此外，還會對數(shù)字網(wǎng)絡造成一定影響，使其無法正常運行，導致系統(tǒng)出現(xiàn)死機的狀況。

二、變電站內(nèi)高壓開關的電磁干擾問題

（一）開關操作

在電力系統(tǒng)內(nèi)，存在很多的開關，如斷路器開關等，在操作這些開關時，就會對二次設備產(chǎn)生電磁干擾。控制開關的過程中，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，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，逐漸向外擴散，從而對二次設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）電感性設備

在變電站內(nèi)，應用了大量電感性設備，如電動機、繼電器等，將這些電感性設備從系統(tǒng)中斷之后，會將觸點間的絕緣擊穿，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)生較為嚴重的電磁干擾。對于雷電來說，實質(zhì)上就是大氣放電的現(xiàn)象，會直接對高壓開關進行干擾，使其無法正常運行。同時，還會利用接地系統(tǒng)、互感器等設備與二次設備間的耦合，流到二次設備內(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）運行時的電力裝置

不論是母線還是其他線路，在運行的過程中，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)較強的磁場，但持續(xù)時間通常不是很長，保護設備運行后，磁場就會恢復到一般情況下[3]。其中，熔斷器的持續(xù)時間最短，只有幾毫秒，保護繼電器的持續(xù)時間最長，可達4秒左右。

（五）射頻發(fā)射設備

在電力系統(tǒng)的周圍，存在很多射頻發(fā)射設備，如電臺、電視的接受與發(fā)射設備，電話的信號塔，以及發(fā)電站內(nèi)應用的對講機，都會產(chǎn)生一定的電磁干擾，使得二次設備運行時，出現(xiàn)射頻場感應的傳導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，導致整個波形當中，幅值為上萬伏。同時靜電破壞性較大，很容易導致電氣設備損壞，部分設備失靈等，甚至還會使系統(tǒng)數(shù)據(jù)丟失，不利于電力設備的正常運行。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用數(shù)量的不斷增加，雖然提升了整個電力系統(tǒng)的運行效率，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確性，導致設備無法正常運行。

（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，很容易導致數(shù)據(jù)丟失，進而引發(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)負荷急速增加，導致電壓暫降，在一些特殊情況下，甚至會產(chǎn)生多次暫將。

三、國家相關標準分析

（一）GB/T11022標準

國家相關部門為了降低電磁干擾對高壓開關的影響，制定出了相應的制度標準，即GB/T11022，主要內(nèi)容包括以下五個方面：（1）進行電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗，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，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，需要進行紋波抗擾度試驗，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，進行電壓降低、暫斷與電壓變化抗擾度試驗，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，進行電壓降低、暫斷與電壓變化抗擾度試驗，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]。

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

（二）GB/T17626標準

變電站內(nèi)，控制開關時，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。

對振動波干擾進行檢測時，幅值通常在2.5kV以下，符合GB/T17626標準的要求。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標準當中，要求振動頻率在1MHz以下，無法有效對高壓開關進行考量，應對其進行修改。目前，國際相關部門頒布的IEC61000-4-18標準當中，就對這一內(nèi)容進行了修改，加入了3MHz、10MHz以及30MHz三個標準，這可以為我國新標準的制定提供一定借鑒意義。

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

參考文獻：

[1]張一茗，李少華，金光耀，等.電磁干擾對智能高壓開關二次設備的影響研究[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設備可靠性的影響[J].科技資訊，2018，16（03）：36-36.

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

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

作者簡介：

一作：紀宏艷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）