引言
高壓開關柜是國家電網實現(xiàn)智能化的關鍵,而母線室作為高壓開關柜的重要組成部分,其在實際使用過程中,往往會產生不可忽視的電磁干擾,進而影響使用的預設效果。為此,筆者通過查閱文獻、實地考察等方式,明確了電磁干擾的途徑,剖析了高壓開關柜的干擾源,并針對性地提出了高壓開關柜母線室的電磁屏蔽策略。
1電磁干擾的途徑
如圖1所示,電磁干擾由3個基本要素組合產生,分別為電磁干擾源、耦合途徑以及敏感設備。其中,電磁干擾源又可以分為內部與外部兩種干擾源,是指一些能夠產生電磁干擾的元器件、設備或者系統(tǒng)等,且自身產生的電磁波會對正常運行的設備產生電磁干擾:耦合途徑是指將電磁干擾傳輸至受干擾設備的途徑,它往往是通過傳導/輻射兩種方式得以實現(xiàn):敏感設備可以理解為較容易受到電磁干擾的設備,也恰恰為屏蔽電磁干擾提供了一個努力研究的方向,如通過強化敏感設備的抗干擾能力,進而提高電磁設備的電磁兼容性能。
2高壓開關柜的干擾源
結合實踐運用發(fā)現(xiàn),高壓開關柜確實存在敏感設備,較容易受到電磁波的影響,而從某種程度來講,高壓開關柜干擾源大致可以歸納為4個方面,分別為斷路器和隔離開關、儀表室二次回路、電網系統(tǒng)以及其他外部干擾。
2.1斷路器、隔離開關
就斷路器、隔離開關來講,電磁干擾往往產生于接通、斷開的瞬間,歸根結底是因為回路中存在電感與電容。無論是斷路器還是隔離開關,在電流通斷的瞬間都會引起頻率范圍為0.5~100MMH的電磁波。但是,無論是接通還是斷開,都是瞬間,時間較短,也就是說短時間內高壓開關柜接受的是高頻信號。
2.2儀表室二次回路
眾所周知,儀表室二次回路屬于強電回路,其往往會產生一定的磁場干擾,進而對系統(tǒng)的穩(wěn)定性能產生不可忽視的影響。儀表室二次回路對于高壓開關柜也較為重要,從某種程度來講,儀表二次回路的穩(wěn)定性能會對高壓開關柜的安全性產生影響。
2.3電網系統(tǒng)
電網輸送電的過程中,不可避免地會出現(xiàn)電能質量偏差,如電壓暫時升高、電壓暫時降低、高次諧波等問題,這些干擾會對系統(tǒng)的穩(wěn)定性能產生直接影響,進而給系統(tǒng)內的相關設備帶來影響,甚至會直接損壞相關設備,最終導致電網處于癱瘓甚至停止工作的狀態(tài)。
2.4其他外部干擾
外部干擾,顧名思義就是來自于外界的干擾,就高壓開關柜來講,必須要正視外部干擾,要結合實際工作經驗,不斷地研究與創(chuàng)新,盡可能降低外部干擾的概率。高壓開關柜常常受到的外部干擾有手機輻射、地磁場以及雷電等。
3高壓開關柜母線室的電磁屏蔽
通過查閱文獻等了解到,目前常用的關于電磁屏蔽的原理主要有3種,分別為電流的渦流效應、電磁場理論以及傳輸線理論。電磁屏蔽最為常用的措施就是將金屬導體作為屏蔽體材料,值得注意的是,低頻電磁干擾往往是通過吸納損耗實現(xiàn)屏蔽的。除此之外,輸送電能過程中,高壓開關柜的電磁干擾為工頻干擾,可將解決高壓開關柜電磁干擾的問題轉化為實現(xiàn)對頻率z100<MH電磁場的屏蔽問題。實踐證明,母線流通的電流I母線大小對磁場的大小有直接影響,所以筆者嘗試高壓開關柜母線室的電磁屏蔽時,主要從母線參數與屏蔽板位置兩方面進行考慮,具體如下:
3.1母線參數對屏蔽的影響
通過查閱文獻資料發(fā)現(xiàn),高壓開關柜母線室內母線的安裝方式主要有"一字型"與"品字形"兩種方式,為此在其他屏蔽條件一致的情況下,可以通過轉換母線安裝方式,探索電磁場的強度分布實況。基于此,筆者為了研究母線排列方式的屏蔽效能,設計了"一字型"方案與"品字形"方案,如圖2所示。
無論是A方案還是B方案,母線都為三相母線,相鄰母線之間的水平距離b=1.25cm,電流I母線=1000A。通過測量得到了母線不同排列方式的磁場強度的變化強度,如圖3所示。通過圖3可以發(fā)現(xiàn),"一字形"排列方式的磁場分布較為平穩(wěn),且中心位置上的磁場分布均勻,并未出現(xiàn)過大的波動:而"品字形"排列方式的磁場分布均勻,且中心位置上磁場的強度較小。因此,探究屏蔽板排放位置時,選用了"品字形"排列方式。
3.2屏蔽板的安放位置
屏蔽板安放的位置對高壓開關柜母線的電磁屏蔽效果有非常大的影響,而通過研究母線參數對屏蔽的影響發(fā)現(xiàn),"品字形"排列的效果較為理想。為此,研究屏蔽板安放位置時,選用了"品字形"排放方式,結合位置設計了3種方案,分別命名為"甲方案""乙方案""丙方案",具體如圖4所示。
通過高斯計測量甲方案、乙方案、丙方案的磁場強度大小,繪制了不同位置屏蔽板磁場強度的分布情況曲線圖,如圖5所示。結合圖5可以發(fā)現(xiàn),屏蔽板對于磁場屏蔽確實有一定的作用,且不同的位置會起到不同的屏蔽效果。經過對比分析發(fā)現(xiàn),雖然甲方案與丙方案都能夠起到屏蔽作用,但丙方案的屏蔽效果較好。
4結語
綜上所述,高壓開關柜不可避免地會受到電磁干擾,要確保高壓開關柜的安全性就必須明確干擾源,并有針對性地進行研究,以取得理想的屏蔽效果。母線作為高壓開關柜的重要組成部分,其排列方式對電磁場的強度有直接影響,作為一線工作人員,要大膽設想,小心求證,不斷進行探索與研究,達到理想的屏蔽效果,促使國家電網向著智能化方向持續(xù)發(fā)展。
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