变电站和换流站二次设备的电磁屏蔽方法优化分析

变电站和换流站二次设备的电磁屏蔽方法优化分析

李俊婷 彭兴来 李沛宇

国网河南省电力公司直流中心灵宝换流站 472500

摘要：变电站和换流站内的二次设备不仅具有较强的电磁干扰性，还具有一定的电磁干扰性，因此需要采取有效措施对其进行屏蔽。在进行二次设备安装时需要采取一定的屏蔽措施，本文以分析了变电站和换流站内的二次设备的电磁屏蔽方法，并通过电磁干扰仿真软件对二次设备安装位置进行优化，减少了变电站内的二次设备所产生的电磁干扰。

关键词：电磁屏蔽；变电站；换流站

引言：随着我国电力系统建设规模不断扩大，电力系统运行模式也发生了较大变化。在这种背景下，变电站和换流站内的二次设备数量不断增加、结构不断复杂，在一定程度上增加了二次设备所产生的电磁干扰。本文主要从变电站和换流站内部的二次设备入手，分析了变电站和换流站内二次设备的电磁屏蔽方法。

1.电磁屏蔽原理

电磁屏蔽是将金属板等屏蔽材料置于需要进行屏蔽的空间内，并将空间区域与外界进行隔离，使得干扰信号无法进入屏蔽空间，从而达到电磁屏蔽目的。电磁屏蔽是一种重要的电磁防护技术，通常情况下，采用电磁屏蔽材料对进入室内的各种电磁信号进行屏蔽，从而起到电磁防护作用。对于变电站和换流站内部的二次设备来说，其结构具有一定的复杂性，如果要将其完全隔离开来是非常困难的。为了有效解决这一问题，可以采用电磁屏蔽的方式对二次设备进行电磁屏蔽。 对于变电站和换流站内部的二次设备而言，其内部存在着大量的导线与接插件。在对二次设备进行安装时，由于各种因素的影响，会使得二次设备中存在着较多的杂散磁场。如果二次设备中存在杂散磁场，那么就会产生一定的干扰信号，而在这些干扰信号进入变电站和换流站内后，会对其内部电子设备以及其他设备造成一定影响。因此在对二次设备进行安装时要对其内部的杂散磁场进行控制。

一般情况下，将变电站和换流站内部的二次设备分为两种类型：一种是电子元器件；另一种是通信系统。在对变电站和换流站内部的二次设备进行安装时要根据其类型采取相应的措施对其进行电磁屏蔽。对于电子元器件而言，由于其内部结构比较复杂且体积较小，因此需要在安装时对其内部存在的杂散磁场进行控制。对于通信系统而言，由于通信系统具有一定的复杂性，因此在对通信系统进行安装时要采取相应的措施对其进行电磁屏蔽。

2.变电站和换流站二次设备电磁屏蔽方法应用

2.1电磁屏蔽方法

    电磁屏蔽是变电站和换流站内的一项重要工作，通过对变电站和换流站内二次设备的电磁屏蔽方法进行分析，能够有效提升变电站和换流站内的二次设备安装质量，减少了电磁干扰对二次设备正常工作所造成的影响，保证了变电站和换流站内的二次设备能够正常运行，对推动我国电力事业发展具有重要意义。

在实际情况下，变电站和换流站内二次设备安装时采用电磁场仿真软件进行优化可以有效解决这一问题。通过电磁场仿真软件对变电站和换流站内二次设备安装位置进行优化后可以有效解决电磁屏蔽问题[1]。 在变电站和换流站内部进行二次设备安装时可以采用以下两种方法：一种是利用电磁场仿真软件对变电站和换流站内二次设备安装位置进行优化；另一种是将变电站和换流站内二次设备安装位置优化后采用电磁屏蔽方法对其进行处理。对于变电站和换流站内部的二次设备安装位置进行优化时，要在保证变电站和换流站内二次设备正常运行的前提下，最大程度地减少电磁干扰。在实际情况下，变电站和换流站内二次设备安装位置优化后的效果要明显优于没有优化方案时的效果。

2.2设备安装

变电站和换流站内的二次设备所产生的电磁干扰主要来自于变电站和换流站内的交流屏、直流屏以及断路器等，其主要频率范围为50 Hz~20 KHz。在对二次设备进行安装时，需要结合变电站和换流站的实际情况，合理选择安装位置和安装方式，对二次设备所产生的电磁干扰进行有效控制。在二次设备安装位置选择时，需要选择一个合适的位置。当变电站和换流站内的交流屏、直流屏以及断路器等二次设备处于同一直线时，其产生的电磁干扰会相互叠加，对变电站和换流站内的交流屏二次设备产生较强影响。在选择二次设备安装位置时，需要根据变电站和换流站内交流屏、直流屏以及断路器等二次设备的实际情况确定。在对变电站和换流站内交流屏二次接线端子进行安装时，需要对其进行有效处理。

2.3电磁隔离结构

对于变电站和换流站的二次设备，电磁隔离结构是一种常见的电磁屏蔽方法。该方法可以降低设备之间的电磁干扰，并提高设备的可靠性和稳定性。使用金属屏蔽箱将敏感设备包裹起来，形成一个封闭的金属结构，有效阻挡电磁辐射的传播。屏蔽箱应具备良好的屏蔽性能，材料选用导电性能好的金属，如铁、铝等，并且需要良好的接地连接，以确保有效屏蔽[2]。根据不同设备的尺寸和需求，设计适合的屏蔽罩。屏蔽罩通常由金属制成，覆盖在敏感设备周围，起到隔离电磁辐射的作用。设计屏蔽罩时，需考虑到通风散热和维护的方便性。在设备表面涂覆一层导电涂层，可有效吸收或反射电磁波，达到屏蔽的效果。导电涂层通常由含有导电颗粒的涂料制成，具有良好的导电性能和屏蔽能力。在设备之间设置一定的物理间隔，以减少电磁干扰的传播。通过合理的布局设计，将敏感设备远离高功率设备，降低电磁辐射的影响。良好的接地系统是电磁隔离结构的重要组成部分。通过合理的接地设计，减少接地电阻，提高接地效果，可以增强屏蔽结构的屏蔽能力。

2.4电磁场仿真

在进行变电站和换流站二次设备的电磁屏蔽方法优化分析时，可以借助电磁场仿真软件进行模拟和分析。最先需要设定仿真参数。假定其频率范围为0 Hz - 10 MHz。假设为变电站中的一个高功率设备，为接近辐射源的一个二次设备，且金属材料（铁）作为电磁隔离结构的材料。之后使用仿真软件创建变电站布局模型，包括辐射源、敏感设备和电磁隔离结构（金属屏蔽箱或屏蔽罩）。对模型中的各个部分设置材料属性、几何形状和边界条件。输入辐射源的频率、功率和辐射方向等参数。在仿真软件中运行仿真模型，得到电磁场分布的数据结果。分析敏感设备附近的电磁场分布情况，包括场强、辐射功率等参数。比较不同电磁隔离结构的效果，如金属屏蔽箱和屏蔽罩的屏蔽性能。根据分析结果评估电磁隔离结构的优化效果，选择最佳方案。

根据仿真结果和评估，进行电磁隔离结构的优化设计。调整材料的选择、几何形状、厚度等参数，以提高屏蔽性能。重新进行仿真分析，验证优化设计的效果。通过电磁场仿真分析，可以定量地评估不同电磁隔离结构的屏蔽效果，并进行优化设计。这样可以节省实际试验成本，提高工程效率，并确保设备在电磁环境中的正常运行。

结语：本文从变电站和换流站内二次设备的电磁屏蔽方法入手，通过对变电站和换流站内二次设备的电磁屏蔽方法进行分析，并在此基础上对二次设备的安装位置进行优化，使得变电站和换流站内的二次设备能够减少电磁干扰，确保变电站和换流站内的二次设备能够正常工作。

参考文献：

[1]陈泳延. 变电站和换流站二次设备的电磁屏蔽方法优化研究[D].华北电力大学(北京),2021.

[2]刘翔. 基于正交试验方法的电磁串扰和腔体电磁屏蔽的优化分析[D].北京交通大学,2016.