随着国网公司对培植智能化变电站的哀求越来越高，智能装置在变电站内得到了广泛的运用。变电站内由于感应、耦合和传导等引起的电磁滋扰常常影响智能装置的正常事情。
目前变电站内二次掌握系统向数字化、集成化和高速化方向发展，智能装置的事情电压降到0～5V，旗子暗记电压小，事情频带宽，且与一次系统滋扰源同频段，使其对外界滋扰的敏感度远大于传统的掌握设备；而且其事情环境是电磁滋扰非常严重的强电环境，一旦受到电磁滋扰，将不能正常事情，给电力系统的安全、可靠运行造成严重威胁。
在变电站中，智能装置一样平常安装在就地的电气掌握柜内，柜体的电磁屏蔽能力对智能装置的安全运行起着至关主要的浸染。因此，提高变电站内电气掌握柜的电磁屏蔽能力具有主要的实际意义。
1 技能背景
电气掌握柜作为变电站中安装智能装置的紧张载体，为装置供应安全、稳定的运行环境。电气掌握柜内的许多精密装置是电气掌握柜的核心，对外界环境比较敏感，只有在干燥、少尘、无电磁滋扰的工况下才能保持长期安全稳定的运行。
在变电站中，电磁滋扰紧张来源于各种输电线路、智能装置和无线电通信设备，它们严重影响了掌握柜内装置运行的稳定性。因此，为担保站内装置的安全稳定运行，须要根据电磁滋扰的性子，从材料、表面处理及走线接地等方面进行改进设计，以做好屏蔽方法，有效减少掌握柜内的滋扰征象。
2 技能方案
2.1 电磁滋扰剖析
根据对变电站内电磁滋扰源的剖析创造，变电站中影响智能装置稳定运行的电磁滋扰紧张有装置之间的电磁滋扰及变电站内产生的电磁滋扰。为了使装置能够在电磁环境中正常运行，须要装置本身具有抗环境电磁滋扰的能力和电磁兼容能力，同时须要在电气掌握柜的设计中考虑电磁滋扰和兼容性的问题。本文紧张从提高电气掌握柜的电磁屏蔽能力角度对掌握柜的设计进行剖析。
2.2 电磁屏蔽技能事理
电磁屏蔽的事理是基于电磁波穿过金属屏蔽体产生波反射和波接管的机理，它的浸染是割断电磁波的传播路子，从而肃清滋扰。一样平常抗电磁滋扰设计路子如图1所示。
图1 抗电磁滋扰设计路子
电磁滋扰以电磁波的办法在空间中进行传播，屏蔽电磁滋扰技能用来抑制电磁滋扰在空间的传播，即割断电磁滋扰的传播路子。在智能装置的电磁兼容性设计中，屏蔽、接地、滤波是三种最常见的电磁滋扰抑制方法。个中屏蔽便是用屏蔽体将滋扰源或敏感体（受滋扰的设备或部件）包围起来，以隔离被包围部分与外界电的、磁的或电磁的相互滋扰，是办理电磁滋扰问题最主要的手段之一。
屏蔽是一种直接而有效的掌握电磁滋扰的方法，它对电磁辐射有良好的抑制浸染，紧张用于割断通过空间辐射的电磁滋扰的传输路子。在电气掌握柜的实际设计中由于掩护、散热等许多成分的影响，柜体上一定存在孔洞和缝隙，这些缝隙和孔洞是使掌握柜电磁屏蔽效能降落的紧张缘故原由。因此，本文紧张先容几种能有效处理这些缝隙和孔洞的方法，以使柜体的屏蔽达到空想效果。
实际上，真正影响屏蔽体屏蔽效果的只有两个成分：①全体屏蔽体表面必须是连续的；②不能有直接穿透屏蔽体的导体。以是在设计柜体时，外壳处采纳无缝隙焊接构造，不用或少用可拆卸式压接缝及开启式的活动缝，柜体和柜门之间采纳一定的技能手段担保柜体的整体导电连续性，割断电磁波的传播路子，从而达到电磁屏蔽的目的。
2.3 技能方案
根据上述影响柜体屏蔽效能的成分，在对变电站用电气掌握柜的设计中，紧张从以下几方面重点考虑，以改进柜体的电磁屏蔽效果。
1）柜体材料的选择
根据电磁学基本事理可知，屏蔽材料的选择对电磁屏蔽效果的影响是最大的，在选择屏蔽材料时，一定要选用导磁性和导电性良好的材料，若要兼顾静电屏蔽和电磁屏蔽，可采取电磁屏蔽和磁场屏蔽双层屏蔽的构造来办理，其屏蔽效果为每层屏蔽效果之和。
对1kHz以下的低频屏蔽体选用磁导率较高的磁性材料，如铁、泼墨合金等；对高频屏蔽体选用良导体。由于钢材料具有较高的导电能力，因此其是用于磁场屏蔽的空想材料。
一样平常来讲，电气掌握柜的柜体常日采取导电能力较高的钢材料，这种材料可确保柜体构造的强度和稳定性，提高柜体的抗振性能。虽然屏蔽材料的厚度与其屏蔽效果成正比，但在实际运用中考虑到厚度对其尺寸、质量、适用性等方面的影响，因而该当根据实际情形来确定厚度，在确保良好屏蔽效果的根本上只管即便薄一些。
在实际工程运用中掌握柜柜体一样平常采取不锈钢材料进行连续焊接或铸造加工成型。这种材料既可以抵抗外界电磁滋扰对柜内智能装置的影响，同时可以担保柜体构造的强度和稳定性，使柜内的电气元件免受影响。
2）柜体构造的设计
为担保屏蔽效果，目前电气掌握柜的柜体（见图2）采取正面开口，在开口位置安装用于供应密封和屏蔽效能的柜门（见图3），在柜体和柜门处采取整体铰链（见图2）构造。个中，在柜体上设置有门沿（见图3），该门沿采取向外翻边的构造，当水流进入时，外翻边可以对水流起到阻隔浸染。此外，如果水流要进入柜体，必须先超越外层的密封层才可能与门沿的外翻边相打仗，这有效提高了柜体的密封防水性能。
这种柜体构造已通过了国网公司组织的电气掌握柜性能检测哀求，并通过了防水试验，户外用柜体的防护等级达到IP54，报告编号为CEPRI—SY5—2015—078，该型电气掌握柜已大量运用于实际工程中。
图2 柜门设计
图3 柜体接缝处设计
同时为担保柜体的电磁兼容性能，在实际柜体设计中柜体与柜门之间采取专用的屏蔽密封条进行可靠连接，担保柜门与柜体的有效导通，不留缝隙，如图4所示。
图4 柜门与柜体屏蔽构造
3）柜体表面处理
翻边构造的柜体表面金属袒露处进行导电涂敷，涂敷之后其电阻值为毫欧级，同时在门沿翻边构造上还包裹有一层导电金属（见图2）。
4）柜门设计
在柜门内侧开设有 形的安装槽（见图3），该安装槽采取折弯和焊接等钣金工艺加工，在槽内安装有橡胶芯编织网屏蔽衬垫（见图2），当柜门关闭时，门沿上包裹的导电金属（如屏蔽铜箔）和柜门上的橡胶芯编织网屏蔽衬垫打仗，使屏蔽材料产生足够的压缩量，从而使屏蔽材料与柜体之间的打仗阻抗较低，担保了柜体的整体导电连续性，达到电磁屏蔽的效果。
5）橡胶密封设计
柜体开口外沿处固定一圈橡胶密封垫（见图2），柜门在门框外圈安装有一圈橡胶密封圈（见图2），当柜门关闭时，橡胶密封垫和柜门上的橡胶密封圈紧密结合，确保二者有一定的压缩变形量，与柜门之间形成致密状，可有效避免雨水侵入，达到防水效果。橡胶密封圈安装于柜门上，可以防止在施工过程中被踩踏破坏，担保掌握柜的密封性能。
6）接缝处设计
当屏蔽体存在缝隙时，对反射和衰减的影响较大。当缝隙最大尺寸大于 /4（ 为最大频率下的波长）时，险些没有屏蔽效果；小于 /20时有基本的屏蔽效果；小于 /100时有空想的屏蔽效果。当缝隙的深度较大时，由于多次反射的累计浸染，可以大大提高缝隙的屏蔽效果，因此屏蔽体的表面该当是平滑而成一体的表面，无缝隙、无孔洞，才能确保屏蔽体良好的电磁屏蔽效果。
但在实际中，电气掌握柜的机壳采取焊接、螺纹联接等方法加工而成，焊接质量和螺丝紧固件之间存在的不密闭空间使得屏蔽体表面的金属板之间常常存在一些苗条的缝隙，导致屏蔽效果低落。
因此，为担保屏蔽效果，在电气掌握柜设计过程中：①在柜体接缝处进行连续焊接；②柜体的缝隙不平整处采取导电衬垫添补构成导电连续体，连接柜体和柜门的整体铰链通过螺纹盲孔套（见图3）固定于柜体上，即在柜体上开设螺纹盲孔套，该螺纹盲孔套为盲孔，既具有密封浸染，又具有屏蔽电磁滋扰的浸染，整体铰链与柜体采取螺钉固定，防止雨水通过螺钉孔进入柜体，提高柜体的电磁屏蔽性能；③柜体的焊缝处没有虚焊、漏焊及裂纹、烧穿等情形。
7）布线的抗滋扰防护设计
由于不同电缆中电位各不相同，因此，电缆的电磁泄露也会造成电磁滋扰，须要采纳合理的布线设计，才能有效抑制这类滋扰。布线设计中：①要将随意马虎受到滋扰的弱电线与发射滋扰的强电线分开支配，使二者只管即便阔别，布线设计时合理安排好强电和弱电的分区；②要减少回路的布线网孔，利用胶合线完成布线；③要使接线只管即便短、直，切忌迂回绕弯。因此在布局中应将空开和打仗器等分开支配于掌握柜内的上、下格子中，以减少滋扰的产生。实际的电气掌握柜布线设计如图5所示，柜体左侧为强电掌握回路，右侧为弱电掌握回路。
图5 柜内布线设计
8）接地设计
接地一样平常分为安全接地、防雷接地及事情接地。前两种接地主假如从安全角度考虑，直接接在大地上；第三种接地根据不同的种类可分为直流地、旗子暗记地、电源及屏蔽地等。屏蔽与接地合营利用，可以使柜体的屏蔽效果增强。当全体掌握柜内的设备须要抵抗外界电磁屏蔽滋扰时，须要将屏蔽体接到系统地上。
在高频电路中，导线存在趋肤效应，即导线内部实际上没有任何电流，电流集中在附近导线外表的薄层上，使导线的电阻增加，进而使导线的损耗功率增加，因此，趋肤效应使导线性传输线在高频时效率很低，由于其传输的旗子暗记衰减很大。因此为了削弱趋肤效应，在高频电路中常日采取体例电缆作为接地线利用，同时在电缆连接端子上增加金属片，加大打仗面积，增强传输效果。
实际的电气掌握柜设计中，根据国网公司对柜内接地铜牌的尺寸哀求，柜内安装有40×3mm2的接地铜牌，柜内智能装置的接地点与接地铜牌通过黄绿接地线进行连接，担保柜内装置的接地。同时在柜体外围的旁边两侧各设计一个接地凸台，与大地同电位，可有效减小接地电阻，提高柜体的屏蔽效能。接地设计如图6所示。
图6 接地设计
9）柜体透风口设计
对付柜体的透风口，采纳在透风窗内加装波导材料（见图7）来达到屏蔽目的。柜体内形成了一个空气屏蔽的空间，取得了良好的屏蔽效果。
图7 透风口的屏蔽构造
10）电线电缆的选择
屏蔽柜在试验室中不连接任何电缆时能够知足电磁屏蔽的严格哀求，但在现场利用时却常常只有50dB旁边的屏蔽效能乃至完备无效。这是由于在现场利用时电缆与机柜的连接禁绝确，在将连接电缆拔掉后机柜的屏蔽效能又规复正常。这解释电缆是导致系统屏蔽效能降落的直接缘故原由。
在工程实际运用中电缆一样平常选用带有屏蔽层的电缆。当电缆仅有一层屏蔽层时，采取一端接地；当电缆有两层以上绝缘隔离的屏蔽层时，最外层两端接地，内层一端接地。内层一端接地是为了防止电容性滋扰源，即强电产生的电磁滋扰；外层两端接地是为了防止电感性滋扰源。
实际工程中电缆采取两端接地的办法，在GIS一次本体侧，电缆的屏蔽层接到一次本体侧的接地点上；电气掌握柜内电缆的屏蔽层与柜内的接地铜牌进行连接，柜内的电缆接地如图8所示。
图8 电缆接地
以上几种设计方案实现了电气掌握柜柜体的密封防护，保障了柜体的防水防尘功能，并在担保密封效果的条件下，使柜体的屏蔽效能得到提高，可以同时办理现有的柜体在密封防护和屏蔽电磁滋扰方面的技能问题。
3 试验验证
按照以上方法对原有的掌握柜进行电磁屏蔽设计后，为了验证屏蔽效果，在试验室利用仪器按照GB/T 18663.3—2007中规定的一级哀求进行测试。低频段30～230MHz，屏蔽性能大于20dB；高频段230～1 000MHz，屏蔽性能大于10dB。终极电气掌握柜的电磁屏蔽性能达到了GB/T 18663.3—2007中规定的一级哀求。电磁屏蔽试验仪器如图9和图10所示。
图9 试验仪器1
图10 试验仪器2
柜体设计完成后，在干系试验机构进行了电磁屏蔽效能验证，测试结果见表1。
表1 屏蔽效能测试结果
参加国网性能检测柜体的外不雅观如图11所示。
图11 柜体外不雅观
4 结论
通过对变电站中电磁产生的缘故原由、电磁滋扰对智能装置的影响及电气掌握柜柜体构造进行剖析、研究，在电气掌握柜设计中选用一系列可以有效预防电磁滋扰的方法，减少或抑制了电磁滋扰对变电站内智能装置的影响，担保了站内电子装置可靠稳定的运行。
本文编自2021年第6期《电气技能》，论文标题为“一种抗电磁滋扰电气掌握柜的设计”，作者为查笑春、李龙星、张永强。
