铁路变配电所综合自动化系统电磁 兼容分析及应对措施探讨 西安局集团公司西安供电段 郑电所 。 敏 干自 吨 Ｏ前言 变配电所综合自动化系统（以 下简称综自系统）是客运专线电力 源、干扰耦合途径和敏感设备）来 进行。其研究内容包括：电磁干扰 害明 占ｗ ，湖 ｛ ．兼 方面。外部干扰包括：高压开关操 作、雷电、短路故障、电晕放电、绝 缘子的非正常放电、接触不良处的 火花、电气设备向周围辐射的电磁 产生的机理、电磁骚扰源的发射特 性以及如何抑制电磁骚扰源的发 远动系统的重要组成部分，它是自 动化技术、计算机技术及通信技术 等高新技术的集成，对确保变配电 所安全可靠运行发挥着重要作用。 然而。变配电所综自系统属低电平 射：电磁干扰以何种方式通过什么 波、高频载波、对讲机等辐射干扰 源以及附近电台、通信设施等产生 的电磁干扰、静电放电等。内部干 扰是由自动化系统的结构、元件布 途径耦合（或传输）以及如何切断 电磁干扰的传输途径；敏感设备对 电磁骚扰产生何种响应以及如何 提高敏感设备的抗干扰能力。 相应地。变配电所综自系统的 电磁兼容可定义为：电气、电子设 备和综自系统能够在规定的电磁 环境下不因电磁干扰而降低工作 性能，它们本身所发射的电磁能量 置和生产工艺等决定的，主要有杂 散电感、电容引起的不同信号感 应。长线传输造成的波反射、寄生 振荡和尖峰信号引起的干扰等。但 无论是内部还是外部干扰，它们都 具有相同的物理特性．所以消除和 抑制的措施基本是相同的。 ２．２电磁干扰的耦合途径 的弱电系统。它们所处的工作环境 又是电磁干扰很严重的强电场所， 使其很容易受到干扰而不能正常 工作．严重时会造成测量误差增 大、保护误动、数据传输丢失，影响 铁路电力系统正常运行。因此，采 取措施提高变配电所综自系统的 抗电磁干扰能力，实现电磁兼容， 有着十分重要的意义。 不影响其它设备的正常工作，从而 达到互不干扰，在共同的电磁环境 下一起执行各自功能的共存状态。 变配电所综自系统的电磁兼容研 究也应围绕构成电磁干扰的三要 素来展开。 电磁干扰的耦合途径有两种 方式：传导耦合方式和辐射耦合方 式。传导耦合必须在干扰源和敏感 设备之间存在有完整的电路连接， １变配电所综自系统的电磁兼容 电磁兼容（英文缩写ＥＭＣ）是 指“设备或系统在其电磁环境下能 正常工作，并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”。电磁兼容的研究应围绕构 成电磁干扰的三要素（电磁干扰 ２变配电所综自系统电磁干扰 的来源及干扰耦合途径 ２．１电磁干扰的来源 变配电所综白系统的电磁干 电磁干扰沿此电路从干扰源传输 到敏感设备。传导耦合的连接电路 包括互连导线、电源线、信号线、接 地导体、设备的导电构件、公共阻 抗、电路元器件等。辐射耦合是电 磁干扰通过其周围的媒介以电磁 扰源有外部干扰和内部干扰两个 西铁科按０［ ａ／２ｏ１８ Ｉ 铁路变配电所综合自动化系统电磁兼容分析及应对措施探讨 波的形式向外传播的，电磁能量按 电磁场的规律向周围空间发射。辐 射耦合包括天线与天线的耦合、电 磁场与导线的耦合以及导线与导 线的耦合。实际工程中，敏感设备 受到电磁干扰侵袭的耦合途径是 传导耦合和辐射耦合以及它们的 组合。 ３变配电所综自系统抗电磁干 扰的措施 变配电所综自系统以微机、集 成电路和电子元件为主要部件，属 于电磁敏感设备．如果具有良好的 电磁兼容性能。对保证自动化系统 的安全、可靠运行有着十分重要的 意义，因此，实现变配电所综自系 统电磁兼容的途径。主要应当从提 高其抗电磁干扰的能力人手。可以 在系统的硬件和软件方面采取措 施，以期消除或抑制电磁干扰。本 文主要从硬件方面探讨变配电所 综自系统的抗电磁干扰措施。 ３．１隔离和屏蔽 变配电所综白系统所采集的 模拟量，大多数来自一次系统的电 压互感器和电流互感器．它们均处 于强电回路。不能直接输入到综自 系统，必须经过设置在综自系统各 种交流回路中的隔离变压器。这些 隔离变压器一次、二次之间有隔离 层和屏蔽层。屏蔽层必须安全接 地。这样可起到电场屏蔽作用，防 止高频信号通过分布电容进入综 自系统的相应部件。 变配电所综自系统开关量的 输入，主要是断路器、隔离开关的 辅助触点。断路器和隔离开关都处 于强电回路。如果与综自系统直接 相连。必然会引起电磁干扰，因此 要通过光耦合隔离或继电器隔离。 开关量输入回路前及信号变换部 分应采用滤波。开关量输入信号送 至ＣＰＵ之前，必须进行隔离处理， 可采用光电隔离，两级光电隔离的 效果比较好，在开关量输入板的出 口处和ＣＰＵ板的入口处各设置一 级光电隔离。开关量输出回路也应 该在前端采取隔离措施，可通过光 耦合或继电器进行隔离，两级隔离 的效果比较好。在ＣＰＵ板的出口处 和开关量输出板的人口处各设一 级隔离。开关量输出回路一般都用 于控制现场的设备，要求实时性 强，所以一般不加滤波器。 二次回路布线时，应考虑隔 离．减少互感耦合，避免干扰由互 感耦合侵入。控制电缆尽可能离开 高压母线，并尽可能减少平行布线 长度。避雷器和避雷针的接地点、 电容式电压互感器等都是高频暂 态电流的入地点，控制电缆也应尽 可能离开它们．以便减少感应耦 合。强、弱信号的电缆不应使用同 一根电缆，信号电缆应尽可能避开 电力电缆．尽量增大与电力电缆的 距离，并尽量减少平行布线长度。 ３．２接地 一次系统接地对二次回路的 电磁兼容有重要的影响。如果接地 合适，可以减少所内的高频瞬变电 压幅值，特别是减少电网中各点的 瞬变电位差，减低了电网中的瞬变 电位升高，这对二次设备的电磁兼 容很有好处。例如：（１）避雷针、避 雷器的接地点应采用两根以上的 接地线和加密接地网络；（２）设备 接地处要增加接地网络互连线： （３）设备接地线要接于地网导体交 叉处。二次系统的接地，从电磁兼 容的角度来说，应做到：（１）多个电 路共用接地线时，其阻抗应尽量减 ［二 至 夏］毛 西铁科技 少；（２）由多个电子器件组成的系 统．各电子器件的工作接地应连在 一起，通过一点与安全接地网相 连；（３）工作接地网各点的电位应 尽量保持一致。 电磁干扰可能进入综白系统 弱电部分的主要途径是通过微机 电源。因为电源与干扰源的联系比 较紧密。同时电源线直接连接至系 统各部分。所以对微机电源的地线 处理很重要。微机电源地线与机壳 的连接方法有一点连接、多点连接 和不连接三种。实践中多采用微机 电源地线和机壳不连接，它的优点 是：由干扰造成的流过电源的浪涌 电流可大大减少．从而增加了抗共 模干扰的能力．可明显地提高系统 的安全性和可靠性。而缺点是：在 电磁干扰下。对地电压降在微机电 源和机壳之间浮动，如果微机系统 中某一关键部分对机壳的耦合电 容较大，则可能引起逻辑判断出 错。针对电源地线与机壳不连接的 缺点，可采用一些方法来尽量减少 微机电源地线对机壳的耦合：（１） 尽量减少地线长度。在允许的情况 下加粗线径；（２）微机系统的印刷 电路板周围都用电源线封闭起来； （３）印刷电路板上的要害部分不要 走线过长，特别是不要引至面板。 ３．３微机电源的抗干扰 微机电源回路是电磁干扰最 容易进入的通道，所以在电磁兼容 标准中，对于同一试验等级，电源 回路的试验电压比其它回路高一 倍。由于这个原因．电源回路必须 采用比其它回路更有效的抗电磁 干扰措施，主要有以下措施：（１）在 电源的输入侧安装电源滤波器，可 以滤去交流电源输入的高频干扰 和高次谐波；（２）在（下转第３３页） 浅谈ｌＯｋＶ配电所高压开关柜内穿墙套管放电分析及治理 较大，造成电场的不均匀，在不均 兰的部位用半导体釉作为均压层， 目前新丰南配电所高压柜穿 匀电场中的局部放电就是电晕放 并保证所做的均压层均匀致密，同 墙套管放电隐患采用了上述第一 电。 时保证导电母排的接触弹簧片与 种的方法进行改进。在改进后，高 ２配电所高压柜治理措施 均压层接触良好．避免套管与母排 压柜母排与套管之间的空气间隙 间空气发生电晕。 通过铝层和弹簧．使母排与套管实 配电所高压柜穿墙套管由于 ２．２可在普通套管内加装屏蔽层。 现良好接触。 凝露现象而引起的放电，可以通过 使套管和母排等电位 经过改进后。成功解决了高压 改善开关柜的运行环境来解决。通 通过安装具有屏蔽作用的穿 柜穿墙套管放电现象的发生，保证 常为了防止电缆沟内的潮湿空气 墙套管来消除开关柜内不均匀电 了设备的可靠运行，为铁路系统的 进入开关柜． 般采用一定措施将 场产生的放电现象。 安全可靠运行提供了保障。 电缆沟和开关柜进行一定的封闭 ２．３通过改善电极形状以改善套管 处理【３】。此外，可通过在高压柜内 电场分布 参考文献： 加装加热、除湿装置，通过自动监 通过采用增大电极曲率半径 …１高保华．ＣＭＥ－ＩＯ型高压穿墙套管放电 控高压柜内温度和湿度。适时调整 的方法，使电场分布更加均匀，通 的原因分析及消除措施Ⅱ】．高压技术．２００６ 柜内温度。在夏日炎热潮湿天气 过提高间隙的平均击穿场强来提 （８），８６—８８． 时，应该增强巡视力度，及时发现 高间隙的击穿电压。此外，为消除 ［２］郝放，滕振业．绝缘套管放电原因分析 隐患。 电场局部场强，还可以采用去除电 与对策Ⅱ］．科技世界．２０１２（１２），：５９． ［３】张力游．ＫＹＮ６１—４０．５开关柜存在放电 若是由于不均匀电场气体放 极上的毛刺、棱角、焊斑等来降低 现象的现场处理Ⅱ】．电气技术．２０１０（１２）： 电引起穿墙套管放电的，其原因是 电极表面的粗糙度嗍。 ５８－５９． 由于空气间隙的存在而造成的，可 ２．４提高运行维护人员的专业素质 【４】王文峰，张清杰，蒋立齐．４０．５ｋＶ开关柜 采用下列措施进行消除： 及工作责任心 穿墙套管电场分析与优化设计Ⅱ］．华电技 ２。１消除套管绝缘体与高压柜母排 加强巡视、检修力度，及时消 术．２０１ １（３３）：２０—２１． 接触面的间隙 除隐患，预防此类事故的发生【５】。 【５】姚震．３５ｋＶ高压开关柜故障分析与改 可在套管内壁喷铝。并用弹簧 进Ｕ］．硅谷．２０１１（４）：３９． 与母排紧密接触，或在套管中间法 ３结束语 （上接第３１页）电源的输入侧安 变被动为主动．把电磁兼容设计纳 版社．２００１． 装隔离变压器，由隔离变压器的输 入变配电所设计中来，采取措施消 ［３］工程电磁兼容．西安：西安电子科技大 出端直接向微机供电；（３）通过ｕＰｓ 除或抑制电磁干扰对综自系统的 学出版社．２００３． 电源向微机系统供电。可有效地抑 影响，确保变配电所安全可靠运 ［４］电磁兼容实验和测量技术射频电磁场 制电网低频正常状态下的干扰。 行，为铁路客运专线行车安全提供 辐射抗扰度试验．（ＧＢ／Ｔ１７６２６．３）． 【５】铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术 ４结束语 保障。 暂行规定．（铁建－／，￣．．［２００７］３９号）． 【６】电力装置的继电保护和自动装置设计 鉴于电磁干扰可能给变配电 参考文献： 规范．（ＧＢ５００６２－９２）． 所综自系统的正常运行带来严重 ［１电磁兼容标准实施指南．１］北京：中国标 ［７］交流电气装置接地．（ＤＬ／Ｔ６２１一一 危害，在变配电所设计阶段就应开 准出版社．１９９９． １９９７）． 展电磁兼容的预测、分析和设计， ［２】电磁兼容总论．北京：北京邮电大学出 ［二 夏］＠西铁科技
