电力设备电磁兼容问题研究

     一、前言 

   　电力系统中，在电网容量增大、输电电压增高的同时，以计算机和微处理器为基础的继电保护、电网控制、通信设备得到广泛采用。因此，电力系统电磁兼容问题也变得十分突出。例如，集继电保护、通信、SCADA功能于一体的变电站综合电力设备，通常安装在变电站高压设备的附近，该设备能正常工作的先决条件就是它能够承受变电站中在正常操作或事故情况下产生的极强的电磁干扰。此外，由于现代的高压开关常常与电子控制和保护设备集成于一体， 因此，对这种强电与弱电设备组合的设备不仅需要进行高电压、大电流的试验， 同时还要通过电磁兼容的试验。GIS的隔离开关操作时，可以产生频率高达数兆赫的快速暂态电压，这种快速暂态过电压不仅会危及变压器等设备的绝缘，而且会通过接地网向外传播，干扰变电站继电保护、控制设备的正常工作。随着电力系统自动化水平的提高，电磁兼容技术的重要性日益显现出来。 

    　按照国际电工委员会(1EC)定义，电磁兼容(EMC)是指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干扰的能力。EMC电磁兼容学是一门新兴的跨学科的综合性应用学科，作为边缘技术，它以电气和无线电技术的基本理论为基础，并涉及许多新的技术领域，如微电子技术、计算机技术、微波技术、通信技术和网络技术以及新材料应用等等。电磁兼容技术研究的范围很广，几乎涵盖了所有自动化应用领域，如电力、通信、无线电、交通、航天、军工、计算机和医疗等。

  　处于同一电力系统中的各种电气设备通过电或磁的联系彼此紧密相连，相互影响，由于运行方式的改变，故障，开关操作等引起的电磁振荡会波及很多电气设备，使这些电气设备的工作性能受到影响，甚至遭到破坏，这些都说明电力系统电磁兼容问题已经成为不容忽视的问题。 

    二、关于电磁兼容的几个概念

　1．电磁兼容环境(EME)

　它指存在于给定场所的所有电磁现象的总和。给定场所即空间，指所有电磁现象包括全部时间与全部频谱。

　2．电磁兼容(EMC)

　EMC指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电磁干扰。作为一门学科，EMC可以翻译为“电磁兼容”。而作为一个设备或系统的电磁兼容能力，则可称为“电磁兼容性”。由定义可以看出EMC包括两个方面的含义，即设备或系统产生的电磁发射，不致影响其它设备或系统的功能；而本设备或系统的抗干扰能力，又足以使本设备或系统的功能不受其它干扰的影响。

　3．电磁干扰(EMI)

　电磁干扰指任何可能引起装置、设备和系统性能降低或对有生命物质产生损害作用的电磁现象。它由干扰源、耦合通道和接受器3部分构成。根据干扰传播的途径，电磁干扰分为辐射干扰和传导干扰。辐射干扰(RI)是通过空间并以电磁波的特性和规律传播的，但不是任何装置都能辐射电磁波的；传导干扰(CI)是沿着导体传播的干扰，即传导干扰的传播在干扰源和接受器之间肯定有一完整的电路连接。

　4．电磁敏感度（EMS)

　一般来说，敏感度高，抗干扰度就低。EMS从不同角度反映了装置、设备或系统的抗干扰能力。敏感度电平(刚刚开始出现性能降低时的电平)越小，说明敏感度越高，抗干扰度就越低；而抗干扰度电平越高，说明抗干扰度也越高，敏感度就越低。电磁敏感度分为辐射敏感度和传导敏感度。目前电磁兼容(EMC)研究的热点内容主要有电磁干扰源的特性及其传输特性、电磁干扰的危害效应、电磁干扰的抑制技术、电磁频谱的利用和管理、电磁兼容性标准与规范、电磁兼容性的测量与试验技术和电磁泄漏与静电放电等。 

    三、主要电磁干扰方式及传播途径

　电力设备的电磁兼容的形成，主要是由于各行各业电力设备的增加，周围环境中无线通信设备、电动设备、高频设备的大量使用，设备相互之间形成的电磁干扰不断加剧导致的。根据电力设备的电磁兼容情况，行业人士知道设备之间相互干扰，即有的设备不仅自己容易受到各种干扰，而且还要干扰其它设备。其实许多设备都存在电磁兼容现象，只不过还未明显地察觉到它们之间存在的干扰，但这些潜在的威胁已经影响到电力设备的安全运行。当然，设备的电磁兼容还包括电磁泄漏所带来的安全隐患。电磁泄漏指有用信息的泄漏，它们虽然是微弱的电磁信号，但是对某些恶意的攻击者来说，一旦对某些信息感兴趣时，可以非常方便的利用现代手段截获、放大、解密或解码来获取信息。