（国网山西检修公司 030032）
摘要：特高压直流换流站比较容易产生频率宽广的电磁干扰，这种电磁干扰会严重影响换流站以及附近低压电力、电子器件、设备的正常工作，要想保证换流站各项设备的正常运营，避免设备受到损坏，就要对换流站的电磁干扰源进行具体的分析，以采取针对性的措施来控制换流站内的电磁干扰，从而避免设备受到损伤。为此，本文主要对特高压换流站常见电磁干扰源特性进行了具体的分析，并提出了阀控设备抗干扰设计的具体措施，希望可以保证系统在直流特高压环境下正常工作。
关键词：特高压直流换流站；电磁干扰；分析
随着高压直流输电工程的大量建设，国内对于特高压换流站电磁干扰的测量、电磁频谱的分布及电磁干扰源特性的研究越来越多，理论应用侧重于整个直流输电线路或者整体换流站电磁屏蔽的设计，而对核心设备具体的屏蔽分析与设计的研究较少。为此本文对特高压换流站的电磁干扰源及屏蔽设计进行了具体的分析。
一、特高压换流站常见电磁干扰特性分析
高压直流工程换流站内使用了大量强电或弱电的一、二次设备。一次设备主要为换流变流器、换流阀、断路器、隔离开关等电力设备，二次设备主要为用于保护控制监视一次设备的电子设备，电磁环境复杂。根据电磁干扰信号特性可分为稳态和暂态两类。稳态电磁干扰信号以工频电压、电流、电场、磁场和无线电干扰的形式存在；暂态电磁干扰信号由换流阀周期导通、关断、雷击、故障和开关操作等工况产生[1]。根据阀控设备所受电磁干扰信号传输途径分为辐射和传导电磁干扰。
1.辐射电磁干扰
换流站内辐射电磁干扰主要来源:换流阀周期导通及关断、高压导体电晕放电、交直流场中高压开关动作、外部无线电及雷电等外界原因产生的电磁干扰。如图1所示，阀控设备通常安装在换流阀阀厅巡视走道或相邻控制室内，因此对阀控设备而言，电磁辐射干扰源主要为换流阀运行过程中的电磁辐射。通过试验和对运行的高压直流换流站阀厅辐射测量表明，换流阀产生的电磁干扰频率与换流阀的电压等级关联，通常在10 kHz至数兆赫兹之间，引起的电磁干扰强度可达到2 000 V/m。
2.传导电磁干扰
传导电磁干扰主要是由对外设备连接线所引起的，阀控设备通过光纤、电缆与外部系统连线，其中光纤传输控制保护与阀控系统间控制信号及阀控系统与换流阀间触发、回检信号；电缆为系统供电线路，接收换流站供电系统电源以及阀控与控制系统通讯。对电气设备传导电磁干扰，主要是电缆传递所引起干扰，具体传递途径分别为通过阀控设备供电电源系统二次回路及通讯电缆传递。通过供电电源系统传递的干扰和电网干扰有关，如:雷电对电网的冲击、电网故障产生的振荡等；二次回路传递的干扰与测量装置有关，如:交直流场断路器、隔离开关动作产生大量高频干扰信号，这些高频信号很容易藕合到控制设备二次回路，从而传递到阀控设备[2]。
二、阀控设备抗干扰设计
1.电磁辐射抗干扰设计
阀控设备电磁辐射干扰主要来自换流阀电磁辐射。实际运行的换流阀产生的电磁干扰强度达上千伏每米，仅依靠提高阀控设备抗干扰强度，成本较高。通常直流工程换流站采用阀控设备屏蔽和阀控设备安装在具有电磁屏蔽效能的控制室内来抗电磁干扰。控制室电磁屏蔽效能最小要求为40 dB，屏蔽30230 MHz电磁干扰。如图1所示，阀控设备安装在封闭空间内，与交、直流场中间一般会隔上两层墙壁。换流站建设时会采取屏蔽措施，如在建筑物所有外框安装金属板、有孔金属板、金属网等起屏蔽作用，减弱厅外电磁辐射干扰。IEC 61000-6-2-2005电磁兼容性通用工业环境抗绕度标准要求阀控设备抗干扰能力需达10 V/m。通过电磁屏蔽计算公式得最低屏蔽要求:
Smin=201g(Esta/Eimmu) (1)
式中：Esta是控制室内干扰场强；Eimmu为设备抗干扰能力，Eimmu=10 V/m。
2.电磁传导抗干扰设计
高压直流输电换流站控制设备屏柜为高度集成电子设备，独立于控制保护系统接口系统。对外连接线路，除供电回路与通信回路为电缆外，均为光纤连接，电缆为阀控系统传导电磁干扰主要介质。为减少或消除电磁干扰对阀控设备的影响，通过对阀控设备、供电及通信回路采取屏蔽、接地、滤波、搭线、隔离等技术措施加以限制。具体实施:
图1 阀控设备在换流站中位置示意图
对电缆采用屏蔽技术，防止高次谐波引起的暂态电流影响阀控设备，阀控设备对外电缆主要为供电和通信电缆，换流站内大量谐波和振荡电流通过供电电缆干扰阀控设备，其他设备谐波通过通信电缆干扰阀控设备，因此，现场安装时，电缆需采用屏蔽电缆，并可靠接地，供电电缆采用屏蔽电缆，屏蔽网电导要大于导线芯电导线1/10，安装时拨开电缆橡胶层，露出屏蔽层，用金属电缆夹3600夹紧，连接到接地母线排上；通信电缆采用屏蔽双绞线连接，导线两端屏蔽网也要可靠接地[3]。
阀控设备可靠接地，滤除电磁干扰引起的过压高频信号对设备的影响，换流站内阀控设备可采取固定安装，屏柜用螺丝固定在接地横梁上，不仅保障了柜体可靠接地，同时增强了设备抗震特性；屏柜内各机箱要与壳体可靠连接，尽量增加导线横截面积减少长度，保障机箱外壳与接地母线间电阻小于0.5Ω 。
合理布线，抑制电缆祸合效应，阀控供电回路分为交、直流回路，直流回路采用冗余设计，来自不同母线回路、不同供电回路产生的电磁干扰属于不同区域，易产生电容祸合效应，引起高频电磁干扰，可将不同供电回路电缆垂直交叉900，减少平行走线，同时用合适的线夹将电缆屏蔽层与屏体可靠接地，为减少线间祸合，通信电缆与供电电缆要独立走线，安装在不同槽盒内；槽盒要多点接地，抑制感应电流，并保障接地可靠性。
利用滤波技术降低电磁干扰，换流站高频信号复杂，在供电线缆输入端安装磁环、在末端安装低通滤波器，抑制高频和尖峰干扰，吸收静电放电脉冲干扰，针对阀控设备交、直流回路高频信号特性，选择不同电缆滤波器、通讯电缆，选择信号滤波器，安装时输入输出线缆需分开、相互隔离，防止彼此祸合。
安装防雷模块，抑制雷击和暂态浪涌电压，为防止阀控设备供电过压，在供电回路电缆入口处安装防雷模块，直接并联连接，接线长度控制在60 cm以内，缩短雷电流传输路径，防雷模块接地端要同屏柜接地铜排可靠连接，防雷模块需根据交、直流供电回路电压等级选择。
结语：
由于特高压直流换流站中的交直流一、二次设备比较多，因此站控系统相对复杂，电磁环境也比传统的交流变电站更加恶劣。本文主要分析了电磁辐射环境和电磁传导干扰源，并提出了屏蔽电磁的可行方法，希望能给当前的换流站工作带来帮助。
参考文献
[1]张先伟,钟伟华. ±800kV特高压换流站阀厅及控制楼电磁屏蔽[J]. 电力建设,2012,02:36-39.
[2]季洪鑫,齐波,赵林杰,左健,孙夏青,李成榕. ±800kV换流站现场干扰信号的测量及实验室模拟[J]. 高电压技术,2014,12:3961-3971.
[3]聂定珍,马为民,万保权,张小武,李明. 特高压直流换流站阀厅屏蔽效能及设计要求[J]. 高电压技术,2010,02:313-317.
论文作者:郑锦欢
论文发表刊物:《电力设备》2016年第6期
论文发表时间:2016/6/20
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