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电力系统电磁骚扰的产生、传播与抑制
jiang_0514 发表于 2009/7/28 11:04:59 1185 查看 0 回复 [上一主题] [下一主题]
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电磁兼容（ElectromagneticCompatibility——EMC）是设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。它包括三个方面的要素：骚扰源、耦合途径（辐射耦合、传导耦合、感应耦合）、敏感者。
电磁兼容包含电磁干扰和电磁敏感性两个研究方面，分别为：
（1）电磁干扰（ElectromagneticInterference——EMI），又称电磁发射(EME--ElectromagneticEmission)，包括传导EMI和辐射EMI。
（2）电磁敏感性（ElectromagneticSusceptibility——EMS），又称电磁抗扰度(Immunity)，包括包括传导EMS和辐射EMS。
电磁兼容的研究分为三个阶段，分别为：
（1）研制阶段——定性；
（2）预论证阶段——定量；
（3）论证阶段——定量，可颁发测试证书。
电力系统的电磁兼容问题表现在一下方面：
（1）电磁干扰问题：发电厂、变电站、换流站（发电厂与变电站电磁兼容导则）、输电线路（工频电场、磁场、直流地面合成场强、无线电干扰）；
（2）电磁耦合途径分析：屏蔽电缆、接地网；
（3）电磁抗扰度问题：《500kV变电所保护和控制设备抗扰度要求》。
2电磁骚扰的传播---耦合机理
电磁骚扰的传播途径有：传导耦合，即在干扰源与敏感设备之间有完整电路连接的耦合。常见的耦合途径有公共电源、公共地回路、信号与控制回路连线和导线之间的近场耦合；辐射耦合，即在干扰源与敏感设备之间电磁能量空间辐射的耦合。主要指远场耦合。分析方法有：低频传导、近场耦合——集总参数电路模型；高频传导——分布参数电路模型；高频辐射——天线模型。
电磁骚扰的传播途径中减小互电容和互电感的一般方法为：增加干扰源与敏感设备之间的距离；扰源与敏感设备之间插入导电或导磁材料，降低敏感设备所处位置的电场与磁场（也就是采用静电屏蔽或磁屏蔽技术）；改变干扰源环节的几何布置。如对于磁场耦合，使用双绞线抵消两线干扰电流在敏感设备所处位置的磁场。又如改变两个变压器的位置，减小它们之间的磁场耦合。减小互电容的特殊方法为：主要是静电屏蔽的方法。使用屏蔽电缆或将导线或电缆放入金属管中；将敏感设备及其连线放入金属屏蔽盒或屏蔽室中；将敏感设备及其连线放入表面渡金属的盒中。使用金属电缆沟或槽；在干扰源电缆与敏感设备之间铺设双端接地的导线（屏蔽线）。减小互电感的特殊方法为：磁屏蔽比静电屏蔽要困难得多。除采用各类磁屏蔽技术外，主要是减小回路的面积。
3电磁骚扰的抑制
端口是电磁干扰进入敏感设备的界面。电磁干扰通过设备端口进入设备。反过来，设备内部的电磁骚扰也通过设备端口产生电磁发射。端口分为：外壳端口、交流电源端口、直流电源端口、信号端口、控制端口和接地端口，如图1所示：
图1设备端口
电磁干扰控制策略如表1所示：
表1电磁干扰的控制策略
传输途径抑制 | 空间分离 | 时间分离 | 频域管理 | 电气隔离 |
滤波 屏蔽 搭接 接地 布线 | 地点位置控制 自然地形隔离 方位角控制 电磁场矢量方向控制 | 时间共用准则 雷达脉冲同步 主动时间分隔 被动时间分隔 | 频谱管制 滤波 频率调制 数字传输 光电转换 | 变压器隔离 光电隔离 继电器隔离 DC/DC变换 电动发电机组 |
电磁兼容控制技术有接地、滤波、屏蔽、隔离、限幅、搭接等，但是没有一项单独的技术能够提出克服电磁干扰的彻底圆满的解决方案。只有在分析清楚电磁干扰形成的三要素的基础上，统一规划，综合采用上述技术，才能找到电磁兼容问题的最佳解决方案。
4电磁兼容的测量与试验技术
电磁兼容测量与试验包括电磁干扰测量和电磁敏感性试验，分别为：
（1）测量（EME——ElectromagneticEmission），又称电磁发射测量，包括：传导EMI和辐射EMI；
（2）电磁敏感性试验（EMS——ElectromagneticSusceptibility），又称电磁抗扰度试验，包括：传导EMS和辐射EMS。
试验依据CISPR系列标准。传导EMI测量系统包括：EMI接收机或频谱分析仪、线路阻抗稳定网络(LISN—LineImpedanceStabilizationNetwork)、电压探头、电流探头；辐射EMI测量系统包括：EMI接收机或频谱分析仪、天线。
EMS试验依据IEC61000-4系列标准。传导EMS试验系统包括：各类EMI信号源、耦合装置；辐射EMS试验系统包括：EMI信号源、放大器、天线、监视系统、电波暗室；
5电力系统电磁兼容的研究
电力系统电磁兼容的研究包括：变电站电磁环境的研究；超/特高压输电线路电磁环境的研究；HVDC换流站电磁环境的研究；HVDC输电线路电磁环境的研究；电磁干扰耦合机理的研究；姐弟技术研究；屏蔽技术研究；滤波技术研究；电子设备（特别是电力系统二次设备）抗干扰技术研究；PCB板电磁兼容问题研究；电能质量研究；测量技术研究等。