一种保护小室屏蔽体的设计方法技术

本发明专利技术涉及一种保护小室屏蔽体的设计方法，它包括采用实测与计算相结合的方式，其方法是：首先根据大量的现场实测，得到变电站的干扰源的特性和强度；然后对部分安装在保护小室内的设备进行一系列的抗扰度试验；最后根据试验中采用的干扰的强度和变电站中干扰源的强度的差别，提出保护小室的屏蔽效能；最后给出保护小室的几个关键部分的设计方法，其中包括屏蔽体屏蔽效能计算方法、屏蔽体材料的选择、屏蔽体的导电连续性的控制、穿孔电缆的处理以及特殊部位的特殊屏蔽措施。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高压输变电工程电磁兼容领域，具体地讲是一种应用于高压变电站保护小室屏蔽体的设计方法。
技术介绍
500kV变电站将二次设备以分层分布方式安装在500kV和220kV开关场中是目前输变电工程建设的趋势。由于500kV开关场地的电磁环境的复杂性、严酷性，使得人们对这些安装在现场的二次设备的安全性、工作可靠性等问题提出疑问。为了给现场运行的二次设备提供安全工作的电磁环境，采用屏蔽的保护小室作为抗干扰的措施来解决保护及下放技术的应用和强电》兹环境的矛盾，是国内500kV变电站建设和运行现4亍的一种方式。保护小室的屏蔽作用、屏蔽结构、保护小室所应含有的其他作用，以及如何考核其中的保护设备的抗扰性能，到目前仍然是个未彻底解决的问题，由于无统一的^见范，以至于设计和施工当中，问题不断，大到保护小室的结构、进出缆线的通道，小到具体的的工艺问题，如窗的安装、滤波器配置都苦费心事，严重影响了设计和工程建设。
技术实现思路
本专利技术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体的设计方法。为了实现上述目的，本专利技术所釆用的方法是第一步骤根据大量的现场实测，得到变电站的干扰源的特性和强度；第二步骤对部分安装在保护小室内的设备进行一 系列的抗扰度试验；第三步骤比较试验中采用的干扰的强度和变电站中干扰源的强度的差别，如果二次设备的自身抗扰度性能已经可以满足在变电站高压开关现场安全工作的条件，则保护小室的专门的屏蔽措施就可以不作考虑；如果二次设备的自身抗扰度性能已经不能满足在变电站高压开关现场安全工作的条件，则保护小室的屏蔽效能按照第四步骤进行设计；第四步骤根据保护小室的几个关键部分给出明确的设计方法一般除了低频磁场外，大部分金属材料可以提供lOOdB以上的屏蔽效能。但在实际工作中，要达到80dB以上的屏蔽效能也是十分困难的。这是因为，屏蔽体的屏蔽效能不仅取决于屏蔽体的结构。屏蔽体要满足电磁屏蔽的基本原则。电磁屏蔽的基本原则有两个(1 )屏蔽体的导电连续性这指的是整个屏蔽体必须是一个完整的、连续的导电体。这一点在实现起来十分困难。因为一个完全封闭的屏蔽体是没有任何使用价值的。 一个实用的保护小室上会有很多孔缝造成屏蔽通风口、采光口、不同部分的结合缝隙等。由于这些导致导电不连续的因素存在，如果设计人员在设计时没有考虑如何处理，屏蔽体的屏蔽效能往往很低，甚至没有屏蔽效能。(2)不能有直接穿过屏蔽体的导体 一个屏蔽效能再高的屏蔽体，一旦有导线直接穿过屏蔽体，其屏蔽效能会损失99.9% (60dB)以上。实际保护小室上会有大量的电缆穿出(入)，其中包括信号电缆和电力电缆，如果没有对这些电缆进行妥善的处理(屏蔽或滤波)，这些电缆会极大的损坏屏蔽体。本专利技术给出当二次设备的自身抗扰度性能已经不能满足在变电站高压开关现场安全工作的条件时，保护小室的几个关键部分的设计方法。其中包括屏蔽体屏蔽效能计算方法、屏蔽体材料的选择、屏蔽体的导电连续性的控制、穿孔电缆的处理以及特殊部位的特殊屏蔽措施。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的说明，^f旦该实施例不应理解为对本专利技术的限制。屏蔽体屏蔽效能计算方法当电磁波入射到一个孔洞时，其作用相当于一个偶极天线，当孑L洞的长度达到X/2时，其辐射效率最高(与孔洞的宽度无关)，也就是说，它可以将激励孔洞的全部能量辐射出去。对于一个厚度为0材料上的孔洞，在远场区中，最坏情况下(造成最大泄漏的极化方向)的屏蔽效能(实际情况下屏蔽效能可能会更大一些)计算公式为SE-100-201gL-201gf+201g (dB) (1)若L^;i/2, SE=0(dB) (2)式中各量L为缝隙的长度(mm), H为缝隙的宽度(mm), f为入射电,兹波的频率(MHz)。在近场区，孔洞的泄漏还与辐射源的特性有关。当辐射源是电场源时，孔洞的泄漏比远场时小(屏蔽效能高)，而当辐射源是》兹场源时，孑L洞的泄漏比远场时要大(屏蔽效能低)。近场区，孔洞的电磁屏蔽计算公式为若辐射源电路的阻抗Ze >7.9f/D ,SE=48 + 201g Zc - 201gLf+ 201g ( 3 )若Zc <7.9f/D ,SE=201g ( 4 )式中Zc二辐射源电路的阻抗(Q), D为孔洞到辐射源的距离(m)，L、 H为孔洞长、宽(mm), f为电;兹波的频率(MHz)。i兌明如下① 在式(4)中，屏蔽效能与电磁波的频率没有关系。② 大多数情况下，电路满足式(3)的条件，这时的屏蔽效能大于式(4)条件下的屏蔽效能。③ 对于^t场源，屏蔽效能与孔洞到辐射源的距离有关，距离越近，则泄漏越大。考虑多个孔洞的情况当N个尺寸相同的孔洞排列在一起，并且相距很近(距离小于入/2)时，造成的屏蔽效能下降为201gN/2。在不同面上的孔洞不会增加泄漏，因为其辐射方向不同，这个特点可以在设计中用来避免某一个面的辐射过强。除了使孔洞的尺寸远小于电磁波的波长，用辐射源尽量远离孔洞等方法减小孔洞泄漏以外，增加孔洞的深度也可以减小孔洞的泄漏，这就是截止波导的原理。屏蔽体材料的选择对于保护小室屏蔽体材料的选择应注意以下几个方面的问题(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(lKHz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。保护小室屏蔽体的导电连续性的控制关于保护小室屏蔽体的导电连续性的控制，应注意以下几个方面的问题。当有通风、透光、加水、测量等需要时，要在保护小室上开孔，为提高设备的电磁屏蔽效果，应采用金属丝网的孔眼屏蔽。孔眼的屏蔽效能与电磁波的频率、孔眼的尺寸和数量等参数有关。为提高孔眼的屏蔽效能可采取以下措施(1 )在大口径孔眼上覆盖金属丝网，要使丝网与屏蔽体接触良好；(2) 将大孔改为小孔；(3) 采用截止波导板通风口；(4) 在透光口覆盖有金属丝网的屏蔽玻璃；(5) 在需要水、气密封的孔上垫含有橡胶等材料的金属丝网。下面给出几种常用的金属丝网屏蔽材料。① 全金属丝网衬垫全金属丝网衬垫是一种弹性的、导电的编织型金属衬垫丝网条，用于电子设备壳体的接缝处，提供有效的电磁屏蔽。应用时，铸造或机加工的壳体选用矩形截面的全金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种保护小室屏蔽体的设计方法，所采用的方法是：　第一步骤：根据大量的现场实测，得到变电站的干扰源的特性和强度；　第二步骤：对部分安装在保护小室内的设备进行一系列的抗扰度试验；　第三步骤：比较试验中采用的干扰的强度和变电站中 干扰源的强度的差别，如果二次设备的自身抗扰度性能已经可以满足在变电站高压开关现场安全工作的条件，则保护小室的专门的屏蔽措施就可以不作考虑；如果二次设备的自身抗扰度性能已经不能满足在变电站高压开关现场安全工作的条件，则保护小室的屏蔽效能按照步骤４进行设计；　第四步骤：根据保护小室的几个关键部分给出明确的设计方法：它包括屏蔽体屏蔽效能计算方法、屏蔽体材料的选择、屏蔽体的导电连续性的控制、穿孔电缆的处理以及特殊部位的特殊屏蔽措施。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：干喆渊，蒋虹，万保权，王勤，邬雄，张广洲，张小武，
申请(专利权)人：国网电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]