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变电站开关操作瞬态电磁干扰概述摘要: 针对变电站开关动作时产生的瞬态电磁环境改变对线路及电气设备的影响, 阐述开关操作瞬态电磁干扰源及耦合途径，从而得出研究及分析二次回路干扰具有实际意义。 关键词: 开关操作; 变电所; 瞬态电磁环境; 电磁干扰 Abstract: based on the substation switch from the action of transient electromagnetic environment change on line and the influence of the electrical equipment, this paper expounds the transient electromagnetic interference source switch operation and coupling channels, and concluded that research and analysis to the secondary circuit interference with practical significance. Keywords: switch operation; Substation; Transient electromagnetic environment; Electromagnetic interference 中图分类号：O441文献标识码：A 文章编号： 变电站是一个包含强电设备和弱电设备的电磁环境非常复杂的系统。正常运行时，变电站内空间中存在强工频电磁场。当发生开关操作、系统故障或雷击时，空间会有强瞬态电磁场产生。强工频与强瞬态电磁场对变电站保护与控制设备产生干扰，同时保护与控制设备之间还存在相互串扰。随着电力系统自动化程度的不断提高以及保护设备的下放，变电站保护与控制设备的电磁兼容问题越来越受到重视。既要求保护与控制设备对系统进行正常控制，同时又要求不能被外来的干扰所影响。电力系统中的开关操作、电力系统故障和雷击是变电站中三大主要干扰，它们一方面通过电压互感器（PT）或电流互感器（CT）以传导的形式对二次控制与保护设备产生干扰，另一方面在空间产生强瞬态电磁场，并以电磁辐射的形式对保护与控制电缆的终端产生干扰。随着电力系统向特高压、大容量和紧凑型方向的发展，电力系统的电磁干扰现象将越来越严重。而保护与控制设备工作在弱电条件下，集成度在不断地提高，并且正在向小型化方向发展。因此研究变电站电磁干扰问题及保护与控制设备的抗扰问题有着重要的理论意义与实际应用价值。电力系统运行过程中，经常要进行开关操作，因此开关操作产生的空间电磁场是变电站中最为常见的一种电磁干扰。 为了抑制变电站开关瞬态电磁干扰，采取合理的防护措施，必须对开关瞬态电磁干扰的特性进行研究。通过变电站现场测量可以得到各种开关操作产生的瞬态电磁场，从而得到开关瞬态场的时域特性和频域特性。为了提高设备的抗开关瞬态场干扰能力，通过实验方法研究设备的抗干扰特性，确定干扰的耦合路径是必要的。根据开关瞬态场的耦合路径可以选择相应抑制措施。随着变电站保护与控制设备下放到开关场地，开关场地的保护小室的屏蔽问题受到很大的关注[1]。 电磁干扰形成的三要素是干扰源、敏感对象和耦合路径。在变电站的瞬态电磁干扰中，干扰源是由开关操作引起的一次系统的瞬态电流和瞬态电压，敏感对象主要是指保护、控制和通信等二次设备。 高压母线上的瞬态电磁过程将通过以下耦合途径进入到二次设备和系统中[2]： 1、传导耦合 一次系统的瞬态电流和瞬态电压通过 CT PT 以传导的方式耦合到二次设备 2、感应耦合 空间瞬态电场和瞬态磁场以近场感应的方式耦合到二次设备或与其相连的电源线和信号线 包括容性耦合和感性耦合 3、辐射耦合 空间瞬态电场和瞬态磁场以辐射的方式耦合到二次设备或与其相连的电源线和信号线。 以隔离开关切合空载母线操作为例（瞬态电磁干扰的示意图如图 1.1 所示）。该图显示上述三种耦合方式同时存在 由于干扰途径的多样性和多级性 因此该系统是一个复杂的电磁系统 若将该系统作为一个整体分析 所选的状态变量将很多从而使模型十分复杂 20 世纪 70 年代末 为了简化复杂电磁系统屏蔽性能的分析美国科学家 C.E.Baum 和 F.M.Tesche 等提出了电磁拓扑的概念[3]。其基本思想是对电磁干扰的传播途径进行空间分解 逐级建立干扰耦合模型 本文在借鉴该思想的基础上 提出了一种干扰耦合机理的系统分析方法限于论文篇幅和研究的内容，论文中只针对变电站隔离开关切合空载母线开关动作瞬态过程进行分析。 图1.1隔离开关切合空载母线操作瞬态电磁干扰示意