摘要：继电保护和测控装置等智能电子设备下放直接安装在开关柜上已经成为一种标准典型方案，也尝试将其安装在GIS开关柜上，但不时发生原因不明的继电保护误动作使人们怀疑这种方案的可行性。为了确保智能电子设备能够耐受就地安装的电磁干扰水平，正常发挥功能，智能电子设备应按照最新最严酷的电磁兼容标准进行开发和试验；宜将就地安装的智能电子设备作为高压开关设备和控制设备辅助和控制回路的一部分，参与其所有的型式试验；工程设计时特别注意一次二次系统接地方面的安排；现场施工严格按照设计和施工要求进行；日常维护时也应特别注意检查接地等电磁兼容措施的完好性。
关键词：智能电子设备；电磁兼容；开关柜；汇控柜
1前言
目前，几乎所有的35kV及以下的保护测控一体化装置均下放直接安装在开关柜上。近年来，也有将继电保护装置、测控装置安装在110kV及以上的GIS汇控柜上的尝试。这些方案节约了占地，节省了电缆，适应了变电站数字化智能化发展的需要。但是，不时发生的继电保护原因不明的误动作，使得人们有理由担心，这种恶劣的环境还是会影响保护测控装置的性能，对此，本文进行了分析来澄清。
2开关柜和GIS汇控柜的电磁干扰类型和水平
2.1主要干扰源及其耦合方式
根据就地安装保护装置所处环境，主要的干扰源为：正常运行的一次设备；开关操作过程中产生暂态电磁干扰；接地系统中引起的电位升高。在变电站电气设备的电磁兼容主要是传导性干扰，一般以共阻抗耦合、感性耦合及容性耦合的形式产生的。
2.2电磁干扰水平
安装在开关柜和GIS汇控柜的智能电子设备所承受的电磁干扰水平，取决于干扰源、耦合方式，也和业已采取的抗干扰措施有关，当然设备的安装位置及其与外部的接线也是影响因素之一。
3开关柜和GIS汇控柜的电磁兼容标准
3.1概述
《IEC62271-1：2007高压开关设备和控制设备第一部分：通用规范》中，开关设备和控制设备的定义为：开关装置及其相关的控制、测量、保护和调节设备的组合，以及与该组合有关的电气联结、辅件、外壳和支持构件组成的总装的总称。该标准有关章节规定了高压开关设备和控制设备的电磁兼容性要求和电磁兼容试验项目。尽管没有明确说明，笔者认为，下放到开关柜安装的保护测控装置，可以参照标准中对辅助和控制回路的要求来执行。
3.2主回路的电磁辐射试验
标准规定，主回路在无操作时，开关设备和控制设备的电磁辐射水平由无线电干扰电压试验确定，该试验只适用于额定电压126kV及以上的开关设备和控制设备，且在相关标准有此规定时才进行。额定电压低于126kV的设备，辐射水平较低，可以忽略。无线电干扰电压试验可视为电磁发射试验。标准要求，在施加1.1×Ur/姨3试验电压条件下，测得无线电干扰水平不应超过2500μV。
3.3辅助和控制回路的电磁抗扰度试验
如果开关设备和控制设备的辅助和控制回路包含电子设备和元件，则辅助和控制回路应进行电磁抗扰性试验：①电快速瞬变/脉冲群试验。该试验模拟在辅助和控制回路中开合引起的情况；②振荡波抗扰性试验。该试验模拟在主回路中由于开合引起的情况。
还有其他EMC的抗扰性试验，但在该标准中不作规定。
静电放电(ESD)试验是对电子设备的常规要求，应对用于开关设备和控制设备的辅助和控制回路中的电子设备进行该项试验。这些试验对完整的辅助和控制回路不必重复。
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辐射场试验和磁场试验只在特殊场合才予以考虑：位于金属封闭开关设备母线附近的电子装置，可能会受到磁场的影响，为了确保电磁兼容性，可能要做些附加的处理；当控制柜的门打开时，如果在其附近使用无线电发射机或蜂窝电话，可能会使辅助和控制回路承受可观的射频电磁场。
电磁抗扰性试验应当完整的辅助和控制回路或分装上进行。试验可在下属部件上进行：①完整的辅助和控制回路；②分装，如汇控柜、操动机构箱等；③柜内的分装，如表计和监控系统。
对需要较长的内部连接或分装间存在显著的干扰电压的场合，强烈建议对分装进行单独试验。对每一个可更换的分装，单独试验是强制性的。试验电压应该加在辅助和控制回路或者受试分装的外部接口上。
抗扰性试验试图覆盖大多数的运行条件，但有可能出现感应的骚扰比试验所覆盖的更严重的极端情况。
电快速瞬变/脉冲群抗扰性试验，重复率5kHz，试验电压2kV。
振荡波抗扰性试验，频率为100kHz和1MHz，共模试验电压2.5kV，差模试验电压1.0kV。GIS中隔离开关的操作可能产生波前极陡的过电压，因此正在考虑对GIS附近的设备进行额外的频率(10MHz，30MHz)的测试。
标准还规定对辅助和控制回路的附加电磁兼容测试，包括电源纹波、电压暂降、短时中断、电压波动等。对已经进行过这些试验的元件不必重复
3.4电磁兼容性的现场测量
EMC现场测量不是型式试验，但是可以在特殊情况下进行：①确实需要验证辅助和控制回路受到的电磁干扰水平已经为EMC试验严酷等级所覆盖；②为了评定它的电磁环境以便在必要时采取适当的缓解措施；③记录主回路及辅助和控制回路的开合操作在辅助和控制回路引起的电磁感应电压。测量感应电压是在和系统不断开的条件下，在辅助和控制回路及周围网络间的接口中有代表性的端子(例如在控制柜的输入端子)上进行。主回路及辅助和控制回路的开合操作都应当在正常工作电压下进行。因为主回路中的开合操作，记录到的或计算的感应共模电压，对辅助和控制回路的干扰不应超过1.6kV。
4柜体设计、二次接线设计和现场施工要求
根据经验，在柜体设计时，应考虑电磁兼容要求，重点关注：接地及搭接、走线、屏蔽措施、滤波器的使用。35kV开关柜柜内二次设备安装于专用的小室，与一次设备隔离，小室内有截面不小于100mm2的二次接地铜排，柜内继电保护等智能电子设备装置的接地端子应用截面不小于4mm2的多股铜线和接地铜排相连，屏蔽柜内接地铜排应用截面不小于50mm2的铜缆(通过二次电缆孔，与一次电缆孔分开)与配电装置室内的等电位接地网相连。35kV配电装置室二次等电位接地网采用25×4mm铜排，敷设于下层电缆层电缆桥架上。110kV及220kV智能电子设备可安装于GIS汇控柜上，其接地与保护柜或开关柜类似。在工程安装时，应采取有效的外部防护措施，包括把设备、系统或设施外露的(不带电)可导电部位之间采用低阻抗连接在一起，如将金属柜体、底座槽钢、建筑钢筋、电缆支架、电缆屏蔽体、金属构架、设备金属外壳、接地铜排及平行接地导体等，所有可接地的导电材料均搭接在一起，构成立体接地系统，形成三维接地网。柜内一次设备的接地，应采用独立的接地引线，就近接入地网。装置机箱直接经金属结构件搭接接地、经接地引线接地以及装置屏蔽接地。在安装接线时，应尽量避免采用长接地引线。保证线缆屏蔽层接地。二次回路线缆和网络线缆的布线和敷设，要尽量避免与高压母线或高压设备一次线的接地引下线近距离平行敷设，并力求增大两者间的距离。二次系统的接地，应做到：①多个电路共用接地线时，其阻抗应尽量减少；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。装配电源滤波器。降低接地网接地阻抗。
5结束语
继电保护装置、测控装置等智能电子设备下放到开关柜、GIS 汇控柜上安装是必然趋势。 现行的智能电子设备电磁兼容标准已经满足现实的需要。
参考文献：
[1]邹东.开关柜HMI和综合保护装置EMC问题及解决[J].电气化铁道，2010(1)
[2]李美.中压开关柜状态在线监测装置电磁兼容性能研究[J].高压电器，2011(4)
论文作者:张君
论文发表刊物:《基层建设》2017年5期
论文发表时间:2017/6/16
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