贵港航运枢纽水电站电磁场干扰分析及屏蔽措施研究
2008-01-18 13:54:20 来源:
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电力18讯: 1 引言
贵港航运枢纽水电站装机4×30MW,采计算机监控系统,不设常规控制。为确保计算机监控系统的正常可靠运行,我们研究了各种外界电磁干扰对计算机及其电子设备的影响。
水电站本身是一个复杂的电磁干扰源。贵港航运枢纽水电站发电机出口的敞露式母线距计算机室、中控室不远,其产生的工频感应磁场对CRT(计算机监控系统)的干扰是一个不容忽视的问题,此外,电晕干扰、静电场干扰、励磁系统的干扰也应加以考虑。
2 贵港航运枢纽水电站电磁干扰源
2.1 辐射电磁场干扰源
贵港航运枢纽水电站通过3回110kV输电线路与系统联系。高压输电线路在送电时,随电压的不断提高,使导线表面发生电晕及其它放电的机会越来越多,在电晕及其它放电的同时,产生的效应之一是无线电干扰(简称RI)。无线电干扰的实质,是在电晕过程中出现一些有害的、频带相当宽的电磁波。输电线路是贵港航运枢纽水电站的主要辐射电磁场干扰源。
2.2 感应磁场干扰源
贵港航运枢纽水电站单机容量30MW,额定电流1.7393kA,机端短路时,发电机短路电流为6.291kA,系统短路电流为26.126kA。扩大单元的三相敞露式母线从39.00m高程垂直贯穿到54.80m高程,三相敞露母线是工频感应磁场的主要干扰源,其长期连续的干扰,将会影响计算机监控系统CRT的正常工作,而瞬间的大幅值干扰可能影响监控系统的信号正常传输。其干扰源电流的典型情况为:
(1)发电机以额定电流运行 产生的磁场干扰是长期连续的,是最主要的磁场干扰形式。
(2)发电机机端三相短路 由于此情况中发电机出口母线中流过系统短路电流,可能产生较大幅值的磁场干扰,但这种干扰是瞬间的、偶然的。
(3)发电机机端二相短路 此情况中发电机母线中流过系统的二相短路电流,其磁场干扰是瞬间的、偶然的。
(4)变压器低压侧三相短路 此情况中发电机出口母线流过二台发电机的短路电流,也产生较大的磁场干扰,这种干扰也时是瞬间的、偶然的。
(5)变压器低压侧二相短路 此情况中发电机出口母线流过二台发电机的二相短路电流,这种干扰也时是瞬间的、偶然的。
贵港航运枢纽水电站的机组机旁屏位于35.50m高程,机组励磁绕组电流约在34.50m高程处经过,在额定功率因数时励磁电流为1044A,强励电压倍数为2,励磁电流磁场干扰可能对机组机旁屏的正常工作有影响。由于贵港航运枢纽水电站励磁机的时间常数为20s,励磁电流的变化有较大的惯性,且励磁电流经过处距机旁屏较近,所以灭磁开关动作、可控硅换相的电压突变过程所产生的磁场可看作为似稳场。
3 进厂楼50.9m高程计算机室、中控室的电磁环境
3.1 静电场
由于50.90m高程计算机室、中控室位于钢筋混凝土结构的厂房内,且外部开关站的最高电压等级为110kV,所以,50.90m高程中控室内的静电场因钢筋混凝土的屏蔽作用可以忽略不计。
3.2 感应工频磁场
50.90m高程中控室位于下+036~下+048.6,0-78.91~0-116.90处,发电机三相敞露式母线在下+042.25、0-61.4m处从39.00m高程直贯穿到53.70m高程,较长的三相母线电流距计算机室、中控室的最近距离约18.63m,对计算机室、中控室来说,这是一个较强的工频磁场干扰源。对额定电流运行、机端三相短路、机端二相短路、变压器低压侧三相短路和变压器低压侧二相短路这5种典型的干扰情况,三相母线磁场干扰源对计算机室、中控室的最大干扰磁场强度列于表1。
3.3 辐射电磁场
三回110kV输电线路是贵港航运枢纽水电站的主要辐射电磁场源,当厂房不存在时,其对计算机室、中控室地点的辐射电磁场干扰计算列于表2。由于实际厂房的屏蔽作用,实际辐射电磁场干扰要小于表2值。
考虑所列的频率修正(见表3)后得计算机室、中控室地点的最大辐射电磁场干扰值列于表4。
表1 发电机出口母线对计算机室、中控室的最大干扰场强 A/m
额定电流 机端三相短路 机端二相短路 主变三相短路 主变二相短路
最大场强 0.017 12.09 15.11 0.64 0.79
出现地点 0-78.91 0-78.91 0-78.91 0-78.91 0-78.91
下+42.6 下+42.6 下+43.8 下+42.6 下+42.6
51.12m 51.12m 50.12m 50.12m 50.12m
表2 110kV线路对计算机室、中控室的辐射电磁场计算
名称 参数 增量值(dB)
电压 (kV) 110 -30
导线直径 (mm) 23.72 -1.05
距离 (m) 20 +10
大地电导率 (S/m) 0.002 -4.0
相对空气密度 0.95 +2.1
表面系数 新导线 +4.6
相对湿度 (%) 100 +3.0
风速 (m/s) >31 +4.5
降雨量 (mm/h) >10 +8.0
基准场合 +35.0
日波动最大值 +5.0
月波动最大值 +5.0
好天气对潮湿天气比 +17.0
Σ59
贵港航运枢纽水电站装机4×30MW,采计算机监控系统,不设常规控制。为确保计算机监控系统的正常可靠运行,我们研究了各种外界电磁干扰对计算机及其电子设备的影响。
水电站本身是一个复杂的电磁干扰源。贵港航运枢纽水电站发电机出口的敞露式母线距计算机室、中控室不远,其产生的工频感应磁场对CRT(计算机监控系统)的干扰是一个不容忽视的问题,此外,电晕干扰、静电场干扰、励磁系统的干扰也应加以考虑。
2 贵港航运枢纽水电站电磁干扰源
2.1 辐射电磁场干扰源
贵港航运枢纽水电站通过3回110kV输电线路与系统联系。高压输电线路在送电时,随电压的不断提高,使导线表面发生电晕及其它放电的机会越来越多,在电晕及其它放电的同时,产生的效应之一是无线电干扰(简称RI)。无线电干扰的实质,是在电晕过程中出现一些有害的、频带相当宽的电磁波。输电线路是贵港航运枢纽水电站的主要辐射电磁场干扰源。
2.2 感应磁场干扰源
贵港航运枢纽水电站单机容量30MW,额定电流1.7393kA,机端短路时,发电机短路电流为6.291kA,系统短路电流为26.126kA。扩大单元的三相敞露式母线从39.00m高程垂直贯穿到54.80m高程,三相敞露母线是工频感应磁场的主要干扰源,其长期连续的干扰,将会影响计算机监控系统CRT的正常工作,而瞬间的大幅值干扰可能影响监控系统的信号正常传输。其干扰源电流的典型情况为:
(1)发电机以额定电流运行 产生的磁场干扰是长期连续的,是最主要的磁场干扰形式。
(2)发电机机端三相短路 由于此情况中发电机出口母线中流过系统短路电流,可能产生较大幅值的磁场干扰,但这种干扰是瞬间的、偶然的。
(3)发电机机端二相短路 此情况中发电机母线中流过系统的二相短路电流,其磁场干扰是瞬间的、偶然的。
(4)变压器低压侧三相短路 此情况中发电机出口母线流过二台发电机的短路电流,也产生较大的磁场干扰,这种干扰也时是瞬间的、偶然的。
(5)变压器低压侧二相短路 此情况中发电机出口母线流过二台发电机的二相短路电流,这种干扰也时是瞬间的、偶然的。
贵港航运枢纽水电站的机组机旁屏位于35.50m高程,机组励磁绕组电流约在34.50m高程处经过,在额定功率因数时励磁电流为1044A,强励电压倍数为2,励磁电流磁场干扰可能对机组机旁屏的正常工作有影响。由于贵港航运枢纽水电站励磁机的时间常数为20s,励磁电流的变化有较大的惯性,且励磁电流经过处距机旁屏较近,所以灭磁开关动作、可控硅换相的电压突变过程所产生的磁场可看作为似稳场。
3 进厂楼50.9m高程计算机室、中控室的电磁环境
3.1 静电场
由于50.90m高程计算机室、中控室位于钢筋混凝土结构的厂房内,且外部开关站的最高电压等级为110kV,所以,50.90m高程中控室内的静电场因钢筋混凝土的屏蔽作用可以忽略不计。
3.2 感应工频磁场
50.90m高程中控室位于下+036~下+048.6,0-78.91~0-116.90处,发电机三相敞露式母线在下+042.25、0-61.4m处从39.00m高程直贯穿到53.70m高程,较长的三相母线电流距计算机室、中控室的最近距离约18.63m,对计算机室、中控室来说,这是一个较强的工频磁场干扰源。对额定电流运行、机端三相短路、机端二相短路、变压器低压侧三相短路和变压器低压侧二相短路这5种典型的干扰情况,三相母线磁场干扰源对计算机室、中控室的最大干扰磁场强度列于表1。
3.3 辐射电磁场
三回110kV输电线路是贵港航运枢纽水电站的主要辐射电磁场源,当厂房不存在时,其对计算机室、中控室地点的辐射电磁场干扰计算列于表2。由于实际厂房的屏蔽作用,实际辐射电磁场干扰要小于表2值。
考虑所列的频率修正(见表3)后得计算机室、中控室地点的最大辐射电磁场干扰值列于表4。
表1 发电机出口母线对计算机室、中控室的最大干扰场强 A/m
额定电流 机端三相短路 机端二相短路 主变三相短路 主变二相短路
最大场强 0.017 12.09 15.11 0.64 0.79
出现地点 0-78.91 0-78.91 0-78.91 0-78.91 0-78.91
下+42.6 下+42.6 下+43.8 下+42.6 下+42.6
51.12m 51.12m 50.12m 50.12m 50.12m
表2 110kV线路对计算机室、中控室的辐射电磁场计算
名称 参数 增量值(dB)
电压 (kV) 110 -30
导线直径 (mm) 23.72 -1.05
距离 (m) 20 +10
大地电导率 (S/m) 0.002 -4.0
相对空气密度 0.95 +2.1
表面系数 新导线 +4.6
相对湿度 (%) 100 +3.0
风速 (m/s) >31 +4.5
降雨量 (mm/h) >10 +8.0
基准场合 +35.0
日波动最大值 +5.0
月波动最大值 +5.0
好天气对潮湿天气比 +17.0
Σ59
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