摘要：電力系統(tǒng)二次自動(dòng)化設(shè)備是電力系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)備的一個(gè)部分，在討論其電磁兼容問題時(shí)，應(yīng)結(jié)合電力系統(tǒng)的電磁環(huán)境進(jìn)行綜合、全面地考慮。研究二次自動(dòng)化設(shè)備的電磁兼容性能是為了提高二次自動(dòng)化設(shè)備抵御各種干擾的能力，同時(shí)降低設(shè)備對(duì)周圍其它設(shè)備的干擾程度，從而提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。文章就當(dāng)前電力系統(tǒng)中已廣泛應(yīng)用的GIS開關(guān)、變電站綜合自動(dòng)化以及保護(hù)下放技術(shù)應(yīng)用后所帶來的電磁環(huán)境變化和對(duì)二次自動(dòng)化設(shè)備的影響問題進(jìn)行了分析，對(duì)二次自動(dòng)化設(shè)備電磁兼容性能的評(píng)價(jià)具有參考意義。 關(guān)鍵詞：電磁兼容；電力系統(tǒng)； GIS變電站；綜合自動(dòng)化 1 概述 電磁兼容，是指設(shè)備或系統(tǒng)在其所處的共同的電磁環(huán)境中不受干擾能正常工作同時(shí)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。電磁兼容問題在電力系統(tǒng)中得到了強(qiáng)烈的體現(xiàn)：一方面，電力系統(tǒng)是一個(gè)強(qiáng)大的干擾源，在其正常運(yùn)行或者故障時(shí)都會(huì)產(chǎn)生各種穩(wěn)態(tài)或暫態(tài)干擾，如大電流設(shè)備附近的磁場、開關(guān)操作時(shí)的暫態(tài)干擾等。另一方面，隨著現(xiàn)在微電子技術(shù)的普遍采用，對(duì)干擾具有很高敏感性的各種二次自動(dòng)化設(shè)備在電力系統(tǒng)運(yùn)行中起著重要的作用，他們?cè)跇O大提高電力系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行程度的同時(shí)，不可避免地會(huì)遭受到來自電力系統(tǒng)內(nèi)部或其他的一些干擾影響而有可能導(dǎo)致其工作失常，從而成為影響電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的一個(gè)隱患。 電力系統(tǒng)二次自動(dòng)化設(shè)備是電力系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)備的一個(gè)部分，在討論其電磁兼容問題時(shí)，不應(yīng)該把它孤立地作為一個(gè)電子設(shè)備來進(jìn)行，而要結(jié)合電力系統(tǒng)的電磁環(huán)境進(jìn)行綜合、全面地考慮。研究二次自動(dòng)化設(shè)備的電磁兼容性能，最終的目的是提高二次自動(dòng)化設(shè)備抵御各種干擾的能力，同時(shí)降低設(shè)備對(duì)周圍其它設(shè)備的干擾程度，從而提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。然而，設(shè)備抗干擾性能的提高并不是無限度的，無論是從技術(shù)上還是經(jīng)濟(jì)上都是不現(xiàn)實(shí)的。從電力系統(tǒng)這一大的電磁環(huán)境角度出發(fā)，只有在對(duì)干擾源以及干擾耦合途徑進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，對(duì)二次自動(dòng)化設(shè)備所處的電磁環(huán)境進(jìn)行合理的評(píng)估，才能對(duì)其抗干擾性能提出合理的要求，并在此基礎(chǔ)上研究提高其抗干擾能力以及抑制其所產(chǎn)生干擾的程度。 2 電力系統(tǒng)電磁兼容問題描述 　　 如果把二次設(shè)備作為一個(gè)干擾的感受者來進(jìn)行討論的話，那么電力系統(tǒng)的電磁兼容問題可以用下圖來描述。 各種干擾二次設(shè)備耦合途徑 通過各種連接線的傳導(dǎo)作用或通過空間的輻射作用 影響二次設(shè)備的主要干擾源有： a）一些自然的干擾如：雷擊、靜電等。 b） 操作或系統(tǒng)故障時(shí)的瞬態(tài)干擾如：隔離開關(guān)和斷路器操作、低壓回路繼電器動(dòng)作、接地故障時(shí)短路電流引起的共模干擾等。 C）系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)態(tài)干擾：如高壓設(shè)施附近的工頻電場和磁場、附近電子或通信設(shè)備的干擾等。 其中對(duì)二次設(shè)備最具影響作用的干擾是一次開關(guān)（隔離開關(guān)和斷路器）動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的瞬態(tài)干擾，這種瞬態(tài)干擾一方面以場的形式向外輻射，通過對(duì)二次設(shè)備的外接導(dǎo)體（各種回路連線、地線）的耦合或者直接通過空間的輻射耦合進(jìn)入到二次設(shè)備內(nèi)部，另一方面直接通過二次設(shè)備連接到高壓設(shè)施的導(dǎo)體（PT、CT、高頻載波通道等）傳導(dǎo)進(jìn)入二次設(shè)備內(nèi)部，影響二次設(shè)備的正常工作。 解決電力系統(tǒng)電磁兼容問題的途徑在于a）對(duì)系統(tǒng)的電磁環(huán)境進(jìn)行測量評(píng)價(jià)；b）在系統(tǒng)設(shè)計(jì)建設(shè)中采取必要的合理的措施，減緩干擾對(duì)二次設(shè)備的作用；c）提高二次設(shè)備本身的抗干擾能力。 事實(shí)上，國內(nèi)外研究人員通過多年的努力已經(jīng)積累了大量的數(shù)據(jù)，并依據(jù)其制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和導(dǎo)則用于指導(dǎo)電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和二次設(shè)備的設(shè)計(jì)，但是隨著電力技術(shù)近幾年的發(fā)展，一些新技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，由此而帶來的電力系統(tǒng)電磁環(huán)境的變化以及對(duì)二次設(shè)備的影響問題，值得大家進(jìn)一步的關(guān)注和研究。 3 GIS變電站 與傳統(tǒng)的AIS變電站相比較，GIS由于與周圍環(huán)境隔絕、占地面積縮小以及運(yùn)行安全和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，正日益廣泛地應(yīng)用在變電站建設(shè)中。GIS在使得變電站體積縮小的同時(shí)所帶來的系統(tǒng)電磁環(huán)境的改變正成為人們致力于研究的一個(gè)課題。 與傳統(tǒng)的AIS相比較，GIS電氣部件的尺寸要小得多，而且被封閉在屏蔽的金屬殼里，因此在其開關(guān)操作時(shí)產(chǎn)生的干擾與傳統(tǒng)的AIS具有不同的特征。 由于被封閉在金屬殼里，GIS所產(chǎn)生的干擾主要是通過流動(dòng)在母線上的干擾來回反射，以場或者電壓（電流）的形式向外傳遞或者通過GIS外殼以及當(dāng)其一些連接處（如在套管或接地處等）存在屏蔽不連續(xù)點(diǎn)時(shí)形成較強(qiáng)的輻射源，以場的形式向外輻射， 3.1 瞬態(tài)場 一次開關(guān)動(dòng)作所產(chǎn)生的瞬態(tài)磁場水平取決于母線中的瞬態(tài)電流值，而瞬態(tài)電流值則在很大程度上取決于系統(tǒng)電壓與瞬態(tài)阻抗之比，因此，可以這么說，系統(tǒng)電壓越高，瞬態(tài)磁場水平越大。在AIS 變電站中，一般在母線下方和非常靠近母線處直接測量的磁場水平在30-100A/m（峰值）。而在GIS變電站中則相對(duì)要低一點(diǎn)，一般為10-50A/m（峰值）。磁場水平隨著與母線的距離增大迅速減小，在離母線大約10米距離上磁場強(qiáng)度至少要衰減3倍。 母線下的瞬態(tài)電場幅值與磁場相似，在AIS變電站中，所測值一般3至10KV/m（峰值），GIS變電站中所測到的值比AIS變電站要低一點(diǎn)，同樣，電場值與系統(tǒng)的電壓等級(jí)相關(guān)，電壓等級(jí)越高，電場值越大。但是，在GIS變電站非?？拷坠芴庪妶鲋祬s非常之大，可以達(dá)到30KV/m。與AIS不同的是，GIS一次開關(guān)動(dòng)作時(shí)所測到的暫態(tài)電場短時(shí)間后即趨向于零，而不是維持在一個(gè)常數(shù)上，這可能是由于其金屬外殼接地所致。 從頻率特征上來看，由于GIS的特性阻抗比AIS要小得多，這就使得GIS與母線或架空線在連接處阻抗不匹配加劇，導(dǎo)致了干擾電流（電壓）波的反射增加，因此，GIS較之AIS產(chǎn)生的干擾波振蕩頻率更高。一般在AIS變電站中所測到的場的主導(dǎo)頻率在3MHz以下，而在GIS變電站中測到的則要高得多，通常是AIS的10倍以上，大多數(shù)情況是在50MHz以下，但其上限頻率卻可達(dá)到100MHz以上。 由于通常GIS高壓設(shè)備和電子設(shè)備之間的距離較近，因此在GIS變電站中暫態(tài)電磁場輻射對(duì)設(shè)備的影響應(yīng)引起足夠的重視。