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1、电力系统中主要骚扰源及其抑制措施- 1 -电力系统中的主要骚扰源及其抑制措施电磁骚扰源从来源上分为自然电磁骚扰源和人为电磁骚扰源。自然骚扰源主要来源于大气层的噪声和地球外层空间的宇宙噪声，包括宇宙干扰、大气干扰、热噪声和沉积静电干扰等。这些电磁骚扰源是地球电磁环境的基本组成部分；人为电磁骚扰源是伴随电气与电子设备工作时产生的电磁骚扰。一般情况下，人为电磁骚扰源比自然骚扰源发射的骚扰强度要大，造成的影响更严重。电磁骚扰源从骚扰属性上分为功能性骚扰和非功能性骚扰;从耦合方式上分为传导骚扰和辐射骚扰;从频谱宽度上分为宽带骚扰和窄带骚扰;从频率范围上分为甚低频骚扰、工频与音频骚扰、载频骚扰、射频及视频
2、骚扰和微波骚扰。电力系统本身就是一个强大的电磁骚扰源，在运行时会产生各种电磁骚扰，而系统中的各种电气、电子设备，如继电保护、远动、通信设备等又是电磁敏感设备，易受到电磁骚扰的影响而出现不正常工作状态及产生误动，严重的还可能损坏元器件及设备。电力系统中的电磁兼容问题一般可归纳为三个方面：变电站的电磁兼容问题；输变电系统的电磁环境问题；电能质量问题。输电线路的骚扰源有正常运行时的空间电磁场，短路故障时的电磁场、地电位升高和无线电干扰。输电线路产生的无线电干扰有输电线路无线电噪声，导致表面电晕放电、火花放电，无线电噪声可沿线路传播，同时也会以电磁波的形式向线路周围传播。无源干扰主要是输电线路及杆塔等
3、大型金属结构对有用信号产生的反射、遮蔽等造成的。电力电子器件如功率二极管、大功率晶体管、晶闸管和场效应晶体管，在器件开关过程中，都存在着很高的 di/dt，它们通过线路或元器件的引线电感引起瞬态电磁噪声，频率高达几十千赫兹至几百千赫兹乃至几兆赫兹，成为不可忽视的噪声源。电力系统中的主要骚扰源有：高压隔离开关和断路器操作；雷击及系统短路；局部放电；二次系统中的开关操作；负荷变化和运行故障时电网中产生的电力系统中主要骚扰源及其抑制措施- 2 -电压暂降、中断、不平衡、谐波和频率变化等骚扰；发电机和变压器产生的工频及谐波电场和磁场；输电电路在其周围产生的电场和磁场；自动化设备、无线电设备产生的高频传
4、导骚扰和辐射骚扰；自然现象，如雷击、静电放电、地磁干扰和核电脉冲等产生的骚扰。电力系统中的电磁干扰有三种：一次设备之间、一次设备和二次设备之间、二次设备之间的电磁干扰。按电磁骚扰的传播途径可分为传导耦合和辐射耦合。电力系统一次线路中进行开关操作、发生故障、受到雷击时，线路中产生瞬态电流、电压及辐射电磁场，通过多种耦合方式进入二次回路，这些通路有电磁式电压互感器、电容式电压互感器、电流互感器、耦合电容器、高压母线与二次线缆间的分布电容和互感等传导耦合途径，也有一次线路向周围空间辐射瞬态电磁能量，被二次设备或回路接收辐射耦合途径。电力系统是由一次、二次设备组成的电磁环境，其中存在着多种电磁骚扰和相
5、互作用，当前电力系统正朝着电压等级更高、容量更大、电力网络更密集、系统更复杂、设备更先进的方向发展，导致电力系统的电磁骚扰更严重、更复杂。另一方面，先进的电力系统采用了更多的先进的自动化及其他电子及计算机等控制、测量、通讯和保护系统，而以固态电子为基础的先进设备和系统耐受电磁骚扰的能力更弱，更易受到外界电磁环境的影响。二次设备电磁干扰的研究，主要从电磁干扰源、敏感设备、传播途径着手，研究二次设备的主要电磁干扰源，包括高压带电设备、系统故障状态、雷电等电磁特性，采取措施减少或限制其对外界的影响：研究二次设备本身的抗干扰能力和各种干扰对其运行的危害，改变其结构、运行方式，达到增强设备的抵抗电磁干扰
6、能力效果；研究各种干扰的传播途径的传播原理，采用滤波、接地、屏蔽、搭接等控制传播途径，减缓和削弱干扰源和二次设备之间的干扰的能量。在变电站设计中采用合理的布置,尽量多采用三相设备,采用合理的屏蔽设施阻止电磁辐射,如:在室内变电站增加接地网接地扁钢截面和接地极数量,以减少变电站周围的电磁场强。变电一次设备主要由变压器、母线、设备组成，为了实现变压器、母线与输电线路的连接和安全控制，在这些设备间加入断路器、隔离开关、接地开关、电力系统中主要骚扰源及其抑制措施- 3 -电流互感器、电流互感器测控设备和电容器、电抗器等补偿设备。变电二次设备通过对电流互感器、电流互感器监测设备输出的模拟信号和相关设备的
7、开关量信号进行分析，监视一次系统的运行状态，在系统受到扰动或出现故障时，自动对系统的运行状态进行调整。对于变电站二次电缆,为抑制外部骚扰,需要采取屏蔽和接地措施。如果将电缆屏蔽层单点接地,对于电场耦合,骚扰信号通过接地线流入大地,此时不会在被保护的芯线上产生干扰;而对于磁场耦合,由于不能形成闭合回路以抑制外部骚扰场,无法抑制外部骚扰在电缆线上产生的共模干扰。如果将电缆屏蔽层两端接地,屏蔽层与大地可以构成闭合回路,产生感应电流以抑制外部磁场,因而可以抑制磁场耦合,换句话说,两端接地为芯线上的共模干扰提供了由大地从一个接地端进入屏蔽层、沿屏蔽层流通、再由另一接地端回到大地的干扰返回路径,由于该返回
8、路径构成的回路电感比直接从大地流通的回路电感小得多,因而这条路径是有效的干扰返回路径,从而可以很好地抑制共模干扰。因此,处理好骚扰信号的返回路径可有效地抑制干扰。对于低频干扰,如对地短路故障,由于电感的影响很小,干扰主要取决于电阻,而屏蔽层电阻较大,会产生较大的干扰,为减小干扰,可将电缆屏蔽层并联导体,以降低电路中的电阻值提供了由大地从一个接地端进入屏蔽层、沿屏蔽层流通、再由另一接地端回到大地的干扰返回路径,由于该返回路径构成的回路电感比直接从大地流通的回路电感小得多,因而这条路径是有效的干扰返回路径,从而可以很好地抑制共模干扰。因此,处理好骚扰信号的返回路径可有效地抑制干扰。对于低频干扰,如
9、对地短路故障,由于电感的影响很小,干扰主要取决于电阻,而屏蔽层电阻较大,会产生较大的干扰,为减小干扰,可将电缆屏蔽层并联导体,以降低电路中的电阻值。要解决开关电源的电磁干扰问题，可以从 3 个方面入手：减小干扰源产生的干扰信号；切断干扰信号的传播途径；增强受干扰体的抗干扰能力。为此，抑制开关电源电磁干扰的主要方法有：电路措施、EMI 滤波、元器件选择、屏蔽、印制电路板抗干扰设计等。随着电力电子系统和设备数量的逐渐增多和性能的不断提高，电磁干扰也越来越严重/如何在共同的电磁环境中使电力电子系统设备不受干扰的影响而相容地正常工作是迫切需要关注和解决的技术问题，这也是电磁兼容研究的内容/电力系统中主
10、要骚扰源及其抑制措施- 4 -而如何有效地抑制电磁干扰是电磁兼容技术的关键。抑制电磁干扰的传统方法主要有：接地、隔离、屏蔽、滤波、平衡对消等。隔离是抑制干扰耦合的技术措施；屏蔽是通过屏蔽材料吸收与反射电磁干扰信号，以防止互相干扰，屏蔽对辐射干扰有良好的抑制效果，而且对静电干扰和干扰的电容性耦合、电感性耦合均有明显的抑制作用；滤波是压缩信号回路干扰频谱的一种方法，滤波器可以将频谱不同于信号频谱的干扰信号滤除，从而可以明显地减小传导干扰电平；平衡与对消是借助不同的线上的相同的干扰直接或移相后进行干扰抵消。总之，我们应该尽量降低骚扰源产生的瞬态骚扰的幅度和出现几率，阻断骚扰传播的途径，采取各种抑制和防护措施，提高设备本身的抗扰能力。可通过正确的接地、屏蔽、滤波和隔离等措施保证系统设备的安全运行。对敷设在高压导线附近的二次电缆，采取屏蔽措施。外界磁场较小时一点接地；外部骚扰严重时两端接地。对于多根线缆，合理敷设电缆及选择正确的走向，如将高、低电平的电缆分开、二次电缆走向尽可能呈辐射状。对保护小室，加强其屏蔽，并保证良好接地。改善变电站接地网的接地。在电源中，设置多种浪涌抑制器件构成防护电路。
