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          重慶哥爾摩工程技術有限公司 

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          電力系統測試解決方案

               電力系統內電氣和電子設備集中,電磁環境復雜,在正常和異常運行狀態下都會產生或出現各種電磁干擾,如開關操作、短路故障等的暫態過程;高電壓、大電流導線或設備附近的電場和磁場;射頻電磁輻射;雷電;靜電放電;供電網的電壓波動、電壓突降和中斷;諧波;電子設備的工作信號和噪聲等。

               在電力系統中運行的自動化設備是電磁干擾的敏感者。以微電子技術和計算機技術為基礎的二次弱電設備,如繼電保護、自動控制、遠動和通信裝置等在電力系統中廣泛使用,它們的靈敏度高,且與強電設備靠近,很容易受到干擾。在我國電力系統中,由于開關操作、雷電、輻射電磁場、工頻磁場等原因引起的干擾事件屢有發生,結果造成保護誤動,自動化設備不能正常工作,甚至造成元件或設備損壞。

               隨著電力系統的發展,電網容量增大,電壓等級提高,電網結構更復雜,對自動化的程度和繼電保護與自動化系統的靈敏度與可靠性要求更高;另一方面,由于高壓電器設備制造技術、信息技術和計算機技術的進步,傳統的一、二次設備的結構和布局正在發生變化,它們的發展趨向是小型緊湊化、集成組合化和智能化。如集繼電保護、監控和通信功能于一體的分散式變電站綜合自動化設備;集電子控制、監視甚至保護為一體的高壓智能開關;SF6

          封閉式開關設備(GIS);將高壓斷路器、隔離開關、接地開關、電流和電壓互感器等單個元件有機地組合在一起的緊湊組合型戶外開關設備等都在發展中??刂坪捅Wo等二次設備會由原來各種環境條件都較好的控制室移置到開闊場或離一次設備很近的地方,甚至強電、弱電設備組合為一體,電磁環境惡化,電磁兼容問題更加突出。

               電力系統如果不妥善解決電磁兼容問題,不但要威脅安全可靠生產,也不利于新技術的采用,影響電力系統的發展。電磁兼容測試是研究和解決電磁兼容問題的關鍵,近幾年國內各行業先后建設了針對不同產品的電磁兼容實驗室,如通信、汽車、家電等。國外也有各種類型的實驗室,但都沒有針對電力系統自動化設備的電磁兼容實驗室,鑒于目前電力行業對電磁兼容的迫切需要,準備建設了電力系統自動化設備電磁兼容實驗室。實驗室的建成,

          為開展電力行業自動化設備電磁兼容的檢測和研究工作提供了必要條件。 

          1、自動化設備電磁兼容實驗室設計和電磁兼容的含義相對應,電磁兼容測試包括抗擾性(或稱電磁敏感性、EMS)試驗和電磁騷擾(或稱電磁發射、EMI)測試兩方面??箶_性試驗是模擬運行中可能出現的各類干擾,并在被試設備盡可能接近實際運行的條件下,檢驗其是否能耐受規定的電磁干擾電平。通過調節干擾電平的輸出,可模擬不同干擾程度的電磁環境。電磁騷擾(發射)測試是測量被試設備在實際運行條件下,經外連導線(電源、信號/控制、通信、接地等端口)或空間(外殼端口)向外發出的電磁騷擾電平,它不能超過規定的限值,以避免干擾其他設備或系統工作。在進行上述兩種測試時,可以檢驗和比較各種抗干擾和抑制發射的技術措施的實際效果。

          由于實驗室是針對電力系統自動化設備而建設,因此在設計時重點考慮了其產品特點,包括:

          (1 )模擬的各種干擾源類別為現場經常出現的干擾現象,如一次開關操作暫態、二次回路操作暫態、雷電、靜電放電、工頻磁場、手持式通信設備電磁發射等。

          (2 )由于設備要在模擬正常運行狀態下試驗,故需要施加的各種輸入輸出輔助量很多,包括電壓、電流、開關量、模擬量等。實驗室在建設時充分考慮到這點,除配備有相應的儀器(如繼電保護測試儀等)外,還預留了多路各種類型的連接通道(特別在暗室設計時),這樣可很方便地給被試設備提供足夠的輔助量,也可在試驗時實時監控其各種功能是否正常。

          (3 )實驗室設計時充分考慮到電力系統自動化設備的外型、重量,在承重、空間、門的尺寸和形式等方面都進行了周全的設計。實驗室的設計不僅適合電力系統自動化設備類產品,而且也適宜于其他類型產品,無論是在產品的外型尺寸、重量還是在外接輔助量上,都提供了足夠的余量。同時在試驗類別方面,實驗室也兼顧到其他類型產品的標準要求,可按GB、

          IEC、CISPR、E N 等通用標準進行各項試驗。 

          試驗區主要由電波暗室、屏蔽室、通用試驗室和控制室組成。

          (1 )電波暗室是一個標準的3 m法暗室,主要為研究電磁波的傳播、衰減提供性能穩定的測試場地。在其中可按IEC、GB、EN及CISPR等標準進行輻射發射測試和輻射敏感度試驗

          (2 )屏蔽室是一個6 面全屏蔽的空間,起到內外電磁場相互隔離的作用,提供了一個純粹的電磁環境,便于對設備開展各種電磁場分析和研究而不受到外界的影響。同時可在其中開展按IEC、GB、EN及CISPR等標準進行的射頻傳導抗擾試驗和射頻傳導發射試驗。

          (3 )通用試驗室是用于進行抗擾度試驗的場地,可按IEC、GB、EN等標準進行模擬各種干擾類型的試驗,包括:阻尼振蕩波抗擾試驗、快速瞬變抗擾試驗、浪涌抗擾試驗、靜電放電抗擾試驗、工頻磁場抗擾試驗、脈沖磁場抗擾試驗、諧波抗擾試驗、電壓暫降、短時中斷和變化抗擾試驗、諧波電流發射限值測試等。

          2、電波暗室

           電波暗室是電磁兼容實驗室中重要的也是耗資最大的試驗設施,實驗室一般采用的是標準

          3m 法暗室,主要基于以下考慮:

           (1)3m法和10m法均是國際標準推薦的測試方案,而10m法造價甚高,從性能價格比看,采用3m法較合適。

           (2)3m法電波暗室在國內外建設最多,在技術上已很成熟,可達到較高的性能指標。

           (3)自動化設備要在電力系統復雜的電磁環境中可靠運行,其抗擾度指標(即設備能承受外界干擾的程度)尤為重要,3m法電波暗室是進行輻射抗擾度試驗的標準試驗場地。電波暗室外層采用雙層2mm 鍍鋅鋼板作為屏蔽層,以阻斷內外電磁場的相互影響。內部采用復合型吸波材料即在鐵氧體上加尖劈吸波材料,使暗室的有效空間和使用頻寬得以大大提高,暗室使用頻率可到18GHz。暗室中配備有直徑2m承重2t 的自動轉臺、1~4m天線自動升降塔、電視監控系統、煙霧報警系統等,采用平移氣動無門檻自動門,確保門的屏蔽性能長期穩定及被試設備無障礙進入暗室。同時暗室還配備了多路各種類型的控制電纜、光纜,可為各種設備試驗提供多種輔助量,以更好地模擬設備正常運行狀態。電波暗室建成后由第三方權威測試機構進行了屏蔽性能、場均勻性和歸一化場地衰減測試,結果必須符合其各項性能指標。

           3、實驗室主要儀器設備

          實驗室除擁有電波暗室、屏蔽室、控制室外,還配備有國內外最先進的電磁兼容測試儀器,可按國內外有關電磁兼容標準規定的最高等級要求測試設備的抗干擾能力和設備本身對外發射的電磁干擾程度。這些設施包括:

          (1 )全套輻射抗擾度測試系統和輻射發射測試系統。

          (2 )各種傳導抗擾度試驗儀器。

           (3)電磁場掃描儀是針對產品設計研制階段的電磁干擾近場掃描設備,利用它可以很容易地探測出線路板或小裝置中的輻射源位置和強度,并以二維或三維彩色圖形直觀顯示出來。能及時發現潛在的問題,避免產品設計完成后再修改所帶來的各種損失。

          4、實驗室工作

           實驗室在建設過程中應逐步開展電磁兼容試驗工作,為電力系統繼電保護、遠動監控等自動化裝置及其他類型的設備進行多臺/套的各種項目試驗,同時也應給出多份試驗報告,其中包含了新品開發或產品定型試驗。在試驗中不但發現了問題,還及時地解決了問題,這些工作能極大地豐富技術人員的電磁兼容測試經驗。實驗室擁有強大的技術力量,熟悉電力系統自動化設備的電磁兼容專業人員不僅能準確地考核設備的性能,還可以為提高設備的電磁兼容性能提供幫助。實驗室建設立足于電力系統,同時也兼顧到了其他領域的產品需求,可以為信息技術設備、家用電器、電動工具等產品提供同樣的服務。

           實驗室還可以舉辦各種講座和會議,普及宣傳EMC知識,從中獲得良好的社會效益。實驗室按照國家認可的實驗室標準并結合EMC特點進行管理運行,儀器設備均應通過計量單位的計量。

          實驗室可以在以下幾個方面為電力系統及全社會提供良好的服務:

          (1 )對電力系統及其他系統出現的各種電磁干擾源和現象進行測量并研究其在時域頻域和傳播方式上的特性;

          (2 )對電力系統電磁環境及其影響進行評估;

          (3 )進行電力系統一、二次設備間電磁兼容的評估;

          (4 )進行各種電磁兼容檢測試驗;

          (5 )研究對設備的電磁兼容檢測方法;

          (6 )研究設備的抗干擾措施;

          (7 )研究控制設備電磁發射的措施;

          (8 )在設備研制的每個階段進行預測試,使設備的電磁兼容問題在研制初期就得到控制; 

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