電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)的電磁兼容問題分析

1、電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)的電磁兼容問題分析    關(guān)鍵詞電力設(shè)備;電磁兼容;設(shè)計;措施1電力設(shè)備中電磁兼窖主要電磁干擾方式 電力設(shè)備的電磁兼容的形成,主要是由于各行各業(yè)電力設(shè)備的增加,周圍環(huán)境中無線通信設(shè)備、電動設(shè)備、高頻設(shè)備的大量使用,設(shè)備相互之間形成的電磁干擾不斷加劇導(dǎo)致的。 1.1雷擊干擾 當(dāng)雷電擊中電網(wǎng)中的變電站后,大電流將經(jīng)接地點(diǎn)泄入地網(wǎng),使接地點(diǎn)電位大大升高,若二次回路接地點(diǎn)靠近雷擊大電流的入地點(diǎn),則二次回路接地點(diǎn)電位將隨之升高,會在二次同路中形成共模干擾,引起過電壓,嚴(yán)重時會造成二次設(shè)備絕緣擊穿。 1.2二次回路自身的干擾 二次回路自身的干擾主要

2、是通過電磁感應(yīng)而產(chǎn)生的。變電站或發(fā)電廠的綜合電力設(shè)備的數(shù)字集成電路裝置,很多是采用單片機(jī)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。由于該系統(tǒng)中的印刷電路板(PCB)上的器件均是由直流電源供電,而直流回路中有許多大電感線圈,在進(jìn)行開關(guān)操作時,線圈兩端將出現(xiàn)過電壓,它會感應(yīng)出不利于二次設(shè)備正常工作的感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流,對PCB上的器件造成于擾,從而干擾單片機(jī)系統(tǒng)的正常工作。 由于電力系統(tǒng)是由大量的一次設(shè)備和二次設(shè)備組成的,應(yīng)用于這樣一個復(fù)雜系統(tǒng)的微機(jī)型產(chǎn)品,其電磁干擾來源也是非常復(fù)雜的,其主要來源有:高壓開關(guān)操作;雷電;短路故障;電暈放電;高電壓、大電流的電纜和設(shè)備向周圍輻射電磁波;高頻載波、對講機(jī)等輻射干擾源;附近的電臺、

3、通信等產(chǎn)生的電磁干擾;靜電放電等。 因此,提高產(chǎn)品的電磁兼容性,應(yīng)在產(chǎn)品的設(shè)計階段就要認(rèn)真考慮電磁兼容問題。 2電力系統(tǒng)中各端口的電磁兼容的設(shè)計要求 2.1外殼端口的電磁兼容要求 1)電磁發(fā)射限值。規(guī)定了頻率為30MHz-230MHz和230MHz-1000MHz兩個頻率范圍的輻射發(fā)射限值; 2)抗擾度試驗(yàn)。規(guī)定了射頻電磁場輻射抗擾度和靜電放電抗擾度試驗(yàn)的試驗(yàn)等級。 2.2輔助電源端口的電磁兼容要求 1)電磁發(fā)射限值。規(guī)定了頻率為0.15MHz0.5MHz、0.5MHz-5b1Hz和5MHz一30Mhz三個頻率范圍內(nèi)的傳導(dǎo)發(fā)射限值; 2)抗擾度試驗(yàn)。規(guī)定了射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)抗擾度、電快速瞬變脈沖

4、群抗擾度、1MHz(100kHz)脈沖群抗擾度、浪涌抗擾度、直流輔助激勵量中斷抗擾度試驗(yàn)的試驗(yàn)等級。 2.3通信端口的抗擾度試驗(yàn) 規(guī)定了射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)抗擾度、電快速瞬變,脈沖群抗擾度、1MHz(100kHz)脈沖群抗擾度、浪涌抗擾度試驗(yàn)的試驗(yàn)等級。 2.4輸入和輸出端口的抗擾度試驗(yàn) 規(guī)定了射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)抗擾度、電快速瞬變脈沖群抗擾度、1MHz(100kHz)脈沖群抗擾度、浪涌(沖擊)抗擾度、電網(wǎng)頻率抗擾度試驗(yàn)的試驗(yàn)等級。 2.5功能接地端口抗擾度試驗(yàn) 規(guī)定了射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)抗擾度、電快速瞬變,脈沖群抗擾度試驗(yàn)的試驗(yàn)等級。 (試驗(yàn)發(fā)生器產(chǎn)生浪涌信號為:在開路情況下,試驗(yàn)電壓波形應(yīng)為1.2/5

5、0,在短路情況下,試驗(yàn)電流波形應(yīng)為8/20。試驗(yàn)設(shè)備(包括浪涌發(fā)生器和耦合,去耦網(wǎng)絡(luò))應(yīng)符合IEC61000-4-5的規(guī)定。) 3抑制電磁干擾的措施 在任何系統(tǒng)中,形成EMC必須具備3個基本條件(稱電磁干擾三要素):存在干擾源、有對干擾源敏感的接收單元、有把能量從干擾源耦合到接受單元上的通道。根據(jù)電磁干擾的類型和特點(diǎn),一般采取屏蔽、濾波和接地方法抑制電磁干擾。 3.1屏蔽 屏蔽可分為電場屏蔽、磁場屏蔽和電磁屏蔽3種,一般采取電磁屏蔽的方法來防止交變電磁場產(chǎn)生的干擾。屏蔽有兩個目的:1)限制設(shè)備內(nèi)輻射的電磁能量泄露到外部;2)防止外來的輻射干擾進(jìn)入設(shè)備,干擾設(shè)備的正常工作。 3.2濾波 濾波技術(shù)

6、是濾除電源干擾的有效措施。 一般來講,電源污染形成的干擾最為常見。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展,開關(guān)電源的應(yīng)用日益普及。為此,從消除開關(guān)電源產(chǎn)生的電磁干擾角度看,還應(yīng)考慮采用EMI濾波器。EMI濾波器的設(shè)計與傳統(tǒng)濾波器不同,除了要對電磁干擾的高頻帶給以盡可能的衰減外,還要求在截止頻率下,盡量使電源、負(fù)載阻抗和濾波器相應(yīng)元件阻抗接近,并遵循兩條基本原則:1)濾波器的串聯(lián)電感要接到低阻抗電源或低阻抗負(fù)載;2)濾波器的并聯(lián)電容要接到高阻抗電源或高阻抗負(fù)載。這樣才能提高EMI濾波器的實(shí)際應(yīng)用效果。濾波器的正確安裝方式也很重要,如在線路板上安裝,電磁干擾直接進(jìn)入濾波器,就會降低濾波效果,所以濾波器必須屏蔽。

7、3.3接地 正確的接地可以有效地抑制干擾信號對其它設(shè)備的影響。接地、濾波和屏蔽3種基本方法都可以增強(qiáng)電磁設(shè)備的電磁兼容性,既可以單獨(dú)采用實(shí)施,也可以相互補(bǔ)充采用。從對總體的作用考慮,良好的接地可以降低干擾頻率的能量;屏蔽能夠隔離電磁輻射耦合的途徑,降低輻射的能量;而濾波則可以對通過電源傳導(dǎo)的干擾能量進(jìn)行衰減。        4結(jié)論 隨著電力系統(tǒng)自動化設(shè)備的廣泛應(yīng)用和技術(shù)的進(jìn)步,電磁兼容問題越來越突出,推廣現(xiàn)有的、成熟的電磁兼容技術(shù),建立完善的試驗(yàn)、測試制度和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),研究電磁兼容新問題、新方向是電力系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的當(dāng)務(wù)之急。在自動化工程設(shè)計及應(yīng)用中,只要充分考慮設(shè)備的電磁兼容性,并通過各種技術(shù)措施和管理辦法就可以消除電磁干擾,提高設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。 參考文獻(xiàn) 1IEC60255223:2000電氣繼電器第22-3部分量度繼電器和保護(hù)裝置的騷擾試驗(yàn)輻射電磁場騷擾試 2趙端楷,電力設(shè)備電磁兼容問題研究,211C中國電子網(wǎng),