韩佳佳

（长治供电公司，山西 长治 046000；武汉大学，湖北 武汉 430072）

电力在社会生产和人类生活中的广泛应用及电子及通信技术的发展，导致电磁场、电磁波弥漫在人类的生存环境中，形成现代社会所特有的电磁污染。变电站作为复杂电磁环境的代表，具有频率范围广，从工频、低频到高频振荡；电磁骚扰强度大，雷电电磁骚扰可能达到几十千伏；电磁骚扰的耦合途径有多种。因此，分析变电站各种骚扰状态下的电磁环境，可有效提高设备抗干扰性能。

1 研究背景

变电站一次设备是由保护、控制、计量及通信装置进行监测。而控制、保护、计量和通信系统对外界骚扰的耐受力较弱，极易受干扰。容量的不断增大、电压等级的不断增高，使得变电站遭受的电磁骚扰更加严重，极易导致保护性能变差、保护装置不能正确动作、拒绝动作等；严重时，会导致保护信息丢失或二次系统严重故障，这都直接影响系统的安全可靠运行。

2 根本原因

变电站倒闸操作，雷电冲击，单相接地短路故障，二次回路中的开关、继电器操作，静电、放电等都会通过不同的耦合途径传入二次回路中形成暂态骚扰。目前，变电站电压等级不断提升，主变容量不断增大，造成的暂态骚扰在二次回路中也更加强烈，直接影响电力系统运行的安全可靠性。

3 特征分析

3.1 倒闸操作

倒闸操作主要由母线、线路、主变停送电、电容器组投切等构成。母线上连接的储能元件在倒闸操作过程中，尤其电容器等状态发生变化时，要产生暂态过电压，构成复杂的振荡网络耦合到二次回路中，在二次回路中出现大量快速衰减的振荡脉冲。

就目前国内外所获得的实测数据统计可得：倒闸操作中，由断路器切合电源比隔离开关切合电源所引起的主导f要高、U暂态要小、脉冲总数要少；断路器拉合速度越快,产生的暂态重复f越低，持续t越短；倒闸操作过程中产生的电弧并不是电磁干扰的最主要来源，电磁干扰主要是由母线与二次设备之间的辐射性电磁耦合而引起的。

3.2 雷电冲击

雷电是大气层中频繁且强烈的电磁骚扰源。当雷电直击于输电线路时，雷电流直接通过线路泄入变电站，在变电站一次设备上产生雷电侵入波过电压；当雷击大地时，在线路上会产生感应过电压。雷电压与雷电流通过容性耦合、感应耦合或阻性耦合传到二次设备上时，会使其性能劣化或运行状态改变。

从变电站雷电冲击试验研究结果可知：雷电冲击引起的骚扰U较高，使芯线对地之间的骚扰电压可达30 kV以上，骚扰电压的f也很高。雷电是变电站的主要骚扰源之一。为保证变电站二次设备安全可靠，需通过开展冲击抗扰度试验、脉冲磁场抗扰度试验来保证电网正常运行时的安全性、稳定性、可靠性。

3.3 单相接地短路故障

单相接地造成系统短路故障时，将有大电流经过接地点侵入接地网，使接地点与整个接地网的电位都升高。如果二次电缆的屏蔽层通过不同的接地点接地，由于各个接地点间的电位不同，将会产生瞬态电流并流经接地网接地电阻与二次电缆屏蔽层，再通过电磁耦合感应出纵向电动势，并通过测量设备引入二次回路。例如，500 kV变电站发生高压母线单相接地引起短路故障时，二次电缆芯线上将产生从几十伏到近万伏的骚扰电压。由此可知，入地电流的大小直接影响二次电缆芯线上产生的暂态骚扰电压。

3.4 二次回路中的开关、继电器动作

由于二次回路中继电器的大量使用，而继电器由于采用了更先进的技术，灵敏度得以提升，二次回路在其正常运行过程中，难免会产生等频率振荡的暂态电压。

3.5 静电放电

保护、控制、计量及通信装置在被带静电的人直接接触该设备时引起的放电，或相邻物体间相互干扰引起放电等影响时，会导致电子测量和控制装置失灵，或保护信息丢失等严重故障。

4 结论

本文对变电站在各种电磁骚扰下的电磁环境进行了分析，明确了主要骚扰源的特征，介绍了一次电磁骚扰通过传导、感应、辐射耦合途径进入二次系统形成干扰的过程，所得的结论可以为抑制变电站电磁干扰所采取的措施提供合理的建议，也可为二次设备的抗扰度设计提供参考。