贵港航运枢纽水电站电磁场干扰分析及屏蔽措施研究
许光 广西西江航运建设二期工程监理部 广西贵港市 537100
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
Σ59.15
表3 各频率相应修正值
频率(MHz)
0.15
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10
增量
8.0
7.6
6.0
4.0
1.5
0
-7.6
-18
-26
-30.5
-35
表4 计算机室、中控室的最大辐射电磁场电平
频率(MHz)
RI(dB)
0.15
67.15
0.2
66.75
0.4
65.15
0.6
63.15
0.8
60.65
1.0
59.15
2.0
51.55
4.0
41.15
6.0
33.15
8.0
28.65
10.0
24.15
4 主机间35.50m高程发电机层机组机旁屏的电磁环境
4.1 静电场
由于35.50m高程机组机旁屏位于钢筋混凝土结构的主厂房内,且外部开关站的最高压等级为110kV,所以,35.50m高程机组机旁屏的静电场因钢筋混凝土的屏蔽作用可以忽略不计。
4.2 辐射电磁场
由于35.50m高程机组机旁屏位于钢筋混凝土结构的主厂房内,且外部开关站的最高电压等级为110kV,所以,35.50m高程机组机旁屏的辐射电磁场可以忽略不计。
4.3 励磁系统的干扰磁场
励磁电流对机组机旁屏的最大磁场干扰场强列于表5。
表5 发电机励磁电流对机组机旁屏的最大于扰场强 A/m
1#机组
2#机组
3#机组
4#机组
额定励磁电流
20.29
19.49
20.29
19.49
强励励磁电流
36.33
35.03
36.33
35.03
4.4 感应工频磁场
1#机机组机旁屏位于0-61.70处,2#机机组机旁屏位于0-44.20处,3#机机组机旁屏位于0-26.70处,4#机机组机旁屏位于0-9.20处,它们分别受到1#、2#、3#、4#机组出口母线的磁场干扰。机组机旁屏所受到的最大磁场干扰场强列于表6(5种典型干扰源下的磁场强度数据)。
表6 发电机出口母线对机组机旁屏的最大干扰场强 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
1#机组
1.35
98.89
162.41
5.19
8.52
2#机组
0.60
44.41
82.76
2.32
4.33
3[1] [2] 下一页
|