CN101510669A - 一种保护小室屏蔽设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种保护小室屏蔽设计方法，其方法是：先确定保护小室的屏蔽效能和变电站骚扰源既有电场辐射源又有磁场辐射源；再根据变电站辐射源的类型选择屏蔽材料，并对接缝和穿孔部位进行屏蔽设计和安装，最后让专业检测机构对保护小室的屏蔽效能进行监测。本发明是一种安全可靠、简单实用的保护小室屏蔽设计方法，通过本发明设计保护小室可以获得二次保护设备的理想工作场所。
Description
技术领域
本发明属于高压输变电工程电磁兼容领域，具体地讲是一种保护小室屏蔽设计方法。
背景技术
近年来我国输电工程建设快速发展，输电工程周围的电磁兼容性问题愈来愈引起人们的关注。变电站的二次保护设备直接关系着整个电网的稳定、可靠运行，而变电站是电磁环境最严酷的场所，由开关和断路器操作引起的各种骚扰强度大，这就对二次设备的工作环境提出了更高的要求。
为了给二次保护设备提供安全的工作环境，一般将二次保护设备安装在具有屏蔽功能的保护小室里。保护小室的屏蔽效能能否达到要求与屏蔽设计方法直接相关，所以保护小室的屏蔽设计就成了需要解决的关键问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种给二次设备可靠工作提供安全干净电磁环境的保护小室屏蔽设计方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的方法是：首先确定变电站干扰的类型，然后根据干扰源的类型和保护设备的抗干扰能力选择适当的屏蔽材料，最后进行保护小室屏蔽的总体设计。
其具体步骤是：
第一步骤：确定保护小室的屏蔽效能；
第二步骤：确定变电站是高压、大电流和大电流瞬态开关经常动作的场所，其干扰源既有电场辐射源又有磁场辐射源；
第三步骤：根据变电站辐射源的类型，最好选择高导电性材料和高导磁性材料复合起来的材料，但由于二次保护设备本身具有一定的抗干扰能力，加之考虑建设成本，一般采用钢板作为屏蔽材料；
第四步骤：选择了主要的屏蔽材料后，然后对保护小室接缝和开孔处进行屏蔽设计，使保护小室的屏蔽效能达到屏蔽要求；
第五步骤：请专业的检测机构对保护小室的屏蔽效能进行检测。
本发明是一种安全可靠、简单实用的保护小室屏蔽设计方法，通过本发明设计保护小室可以获得二次保护设备的理想工作场所。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明，但下述实施例不应理解为对本发明的限制。
本发明以500kV变电站为例，其具体步骤是：
第一步：确定保护小室的屏蔽效能如下：
| 频率 | 衰减 | 场分量 |
| 10kHz | ≥70dB | 磁场 |
| 100kHz | ≥100dB | 磁场 |
| 1MHz | ≥100dB | 磁场 |
| 100MHz | ≥100dB | 平面波 |
| 400MHz | ≥100dB | 平面波 |
| 1GHz | ≥100dB | 微波 |
| 10GHz以上 | ≥100dB | 微波 |
第二步：一般500kV变电站有220kV和500kV的高电压带电构架，周围存在高电场；正常运行时是能量汇集和传输的场所，同时也是大电流强磁场区；隔离刀闸和断路器动作时又向空间辐射瞬态电磁场，对周围的设备形成较强的电磁干扰。所以确定变电站是电场磁场混合的干扰区。
第三步：屏蔽材料的选择应遵循以下规律：
(1)材料的导电性和导磁性越好，屏蔽效能越高，但实际的金属材料不可能兼顾这两个方面，例如铜的导电性很好，但是导磁性很差；铁的导磁性很好，但是导电性较差。应该使用什么材料，根据具体屏蔽主要依赖反射损耗、还是吸收损耗来决定是侧重导电性还是导磁性；
(2)频率较低的时候，吸收损耗很小，反射损耗是屏蔽效能的主要机理，要尽量提高反射损耗；
(3)反射损耗与辐射源的特性有关，对于电场辐射源，反射损耗很大；对于磁场辐射源，反射损耗很小。因此，对于磁场辐射源的屏蔽主要依靠材料的吸收损耗，应该选用磁导率较高的材料做屏蔽材料。
(4)反射损耗与屏蔽体到辐射源的距离有关，对于电场辐射源，距离越近，则反射损耗越大；对于磁场辐射源，距离越近，则反射损耗越小；正确判断辐射源的性质，决定它应该靠近屏蔽体，还是远离屏蔽体，是结构设计的一个重要内容。
(5)频率较高时，吸收损耗是主要的屏蔽机理，这时与辐射源是电场辐射源还是磁场辐射源关系不大。
(6)电场波是最容易屏蔽的，平面波其次，磁场波是最难屏蔽的。尤其是(1KHz以下)低频磁场，很难屏蔽。对于低频磁场，要采用高导磁性材料，甚至采用高导电性材料和高导磁性材料复合起来的材料。
鉴于变电站使电场和磁场混合的干扰区，可采用导电性和导磁性均较好的铜作为屏蔽材料，但为了节省成本，一般采用2mm的钢板作为屏蔽材料。
第四步：保护小室接缝和开孔处主要门、通风口，信号引入，电源线等部位，下面分别对其进行设计。
(1)保护小室的门必须用专业的屏蔽门，门扇与门框射频屏蔽采用刀状接触系统，单刀双簧以上，簧片采用铍青铜且可更换。
(2)通风口采用波导窗，波导窗设计频率范围为10kHz-10GHz，屏蔽效能不得低于保护小室的屏蔽效能要求。根据保护小室的体积大小，保证在风速不大于2m/s，换气量为4次/小时的情况下，来选择通风波导窗的尺寸、数量；
(3)信号尽量采用光电-电光转换通过光纤传输，不能采用，则通过滤波器实现信号隔离，必须保证滤波器的性能在10kHz～18GHz频段范围内的插入损耗不得小于保护小室的屏蔽效能要求；
(4)进入保护小室的电源线必须经滤波器进行滤波，滤波器的容量应满足保护小室的用电要求，同样滤波器的性能在10kHz～18GHz频段范围内的插入损耗不得小于保护小室的屏蔽效能要求；
第五步：根据上述设计要求建成的保护小室还必须通过专业的检测机构进行测试，判断其屏蔽效能能否满足要求，不满的必须对上述第四步进行重新设计和安装，直到满足要求为止。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (3)
1、一种保护小室屏蔽设计方法，其方法是：先确定保护小室的屏蔽效能和变电站骚扰源既有电场辐射源又有磁场辐射源；再根据变电站辐射源的类型选择屏蔽材料，并对接缝和穿孔部位进行屏蔽设计和安装，最后让专业检测机构对保护小室的屏蔽效能进行监测，其具体步骤是：
第一步骤：确定保护小室的屏蔽效能；
第二步骤：确定变电站是高压、大电流和大电流瞬态开关经常动作的场所，其干扰源既有电场辐射源又有磁场辐射源；
第三步骤：根据变电站辐射源的类型，选择高导电性材料和高导磁性材料复合起来的屏蔽材料，但由于二次保护设备本身具有一定的抗干扰能力，加之考虑建设成本，一般采用钢板作为屏蔽材料；
第四步骤：对保护小室接缝和开孔处进行屏蔽设计，并对保护小室进行安装，使保护小室的屏蔽效能达到屏蔽要求，
第五步骤：请专业的检测机构对保护小室的屏蔽效能进行检测，判断其屏蔽效能能否满足要求，如果不满足的重复第四步骤，直到满足要求为止。
2、如权利要求1所述的保护小室屏蔽设计方法，其特征在于：第三步骤中屏蔽材料的选择遵循以下规律：
(1)材料的导电性和导磁性越好，屏蔽效能越高，根据具体屏蔽主要依赖反射损耗、还是吸收损耗来决定是侧重导电性还是导磁性；
(2)频率较低的时候，吸收损耗很小，反射损耗是屏蔽效能的主要机理，要尽量提高反射损耗；
(3)反射损耗与辐射源的特性有关，对于电场辐射源，反射损耗很大；对于磁场辐射源，反射损耗很小，因此，对于磁场辐射源的屏蔽主要依靠材料的吸收损耗，选用磁导率较高的材料做屏蔽材料；
(4)反射损耗与屏蔽体到辐射源的距离有关，对于电场辐射源，距离越近，则反射损耗越大；对于磁场辐射源，距离越近，则反射损耗越小；正确判断辐射源的性质，决定它应该靠近屏蔽体，还是远离屏蔽体，是结构设计的一个重要内容；
(5)频率较高时，吸收损耗是主要的屏蔽机理，这时与辐射源是电场辐射源还是磁场辐射源关系不大；
(6)电场波是最容易屏蔽的，平面波其次，磁场波是最难屏蔽的，尤其是1KHz以下的低频磁场，很难屏蔽，对于低频磁场，要采用高导磁性材料，甚至采用高导电性材料和高导磁性材料复合起来的材料；
鉴于变电站使电场和磁场混合的干扰区，采用导电性和导磁性均较好的铜作为屏蔽材料，但为了节省成本，一般采用2mm的钢板作为屏蔽材料。
3、如权利要求1所述的保护小室屏蔽设计方法，其特征在于：第四步骤中对保护小室接缝和开孔处进行屏蔽设计遵循以下规律：
(1)保护小室的门必须用专业的屏蔽门，门扇与门框射频屏蔽采用刀状接触系统，单刀双簧以上，簧片采用铍青铜且可更换；
(2)通风口采用波导窗，波导窗设计频率范围为10kHz-10GHz，屏蔽效能不得低于保护小室的屏蔽效能要求，根据保护小室的体积大小，保证在风速不大于2m/s，换气量为4次/小时的情况下，选择通风波导窗的尺寸、数量；
(3)信号采用光电-电光转换通过光纤传输，如果不能采用，则通过滤波器实现信号隔离，必须保证滤波器的性能在10kHz～18GHz频段范围内的插入损耗不得小于保护小室的屏蔽效能要求；
(4)进入保护小室的电源线必须经滤波器进行滤波，滤波器的容量要满足保护小室的用电要求，同样滤波器的性能在10kHz～18GHz频段范围内的插入损耗不得小于保护小室的屏蔽效能要求。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105188326A (zh) * | 2014-05-30 | 2015-12-23 | 国家电网公司 | 用于抑制变电站高频强干扰信号的滤波系统 |
| CN111125610A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-05-08 | 华北电力大学 | 一种磁场屏蔽效能预测方法及系统 |
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2009
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| CN105188326B (zh) * | 2014-05-30 | 2018-01-16 | 国家电网公司 | 用于抑制变电站高频强干扰信号的滤波系统 |
| CN111125610A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-05-08 | 华北电力大学 | 一种磁场屏蔽效能预测方法及系统 |
| CN111125610B (zh) * | 2019-12-26 | 2022-02-15 | 华北电力大学 | 一种磁场屏蔽效能预测方法及系统 |
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