城铁变电所中配电变压器的电磁干扰分析

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近几年来,随着社会的不断发展、人口流动性的持续增加,人们对便捷运输方式的需求越来越强烈,城铁作为一种重要的城市轨道交通工具迅速发展起来。但城铁的大规模建设也导致变电所中各种电力设备的大量使用,使变电所成为一个强、弱电设备密集分布的复杂电磁环境。在变电所中,为了兼顾不同设备的辐射值、抗扰度等因素,尤其是为了避免主变电站与通信、信号等设备的电磁干扰问题,在机电设备用房的布置时采取分散布置,或者采取各强弱电系统设备用房相对独立布置,一般分别设在车站的两边或楼上楼下两层。这不仅浪费了车站的空间资源,而且使地铁建设成本大大增加。为了减小用房面积、节约建设成本,在无锡轨道交通的建设中首次提出了将强弱电设备同址共建的想法,即尽可能的将设备之间的距离拉近,但不影响彼此的正常工作。这是目前国内地铁建设规划的一次大胆尝试与创新。在这种背景下,对变电所电磁环境,尤其是强电设备的电磁干扰情况进行分析显得十分重要。这不仅有助于加深对变电所整体环境的了解,也为做好周围环境和弱电电设备的电磁防护,以及提出设备之间合理的防护间距提供理论支撑,是强弱电设备同址共建项目不可或缺的部分。配电变压器是变电所中的重要强电设备,主要负责为照明系统动力配电。在对变电所电磁环境的现场粗测中,发现配电变压器周围的电磁场强度值非常大,为强电磁干扰源,对周围环境和弱电设备的影响不可忽视。因而,本文就配电变压器的电磁干扰问题展开研究,并通过理论分析、现场测试与建模仿真相结合的方式完成该研究。本文基于电磁兼容基本理论,对变电所的电磁干扰机制进行分析。以配电变压器的基本结构为依据,从干扰传播途径的角度,将配电变压器对弱电设备和环境的电磁干扰分为传导干扰-谐波和辐射干扰-电磁场干扰两部分。传导干扰方面,通过等效电路求取技术参数,并使用Matlab软件对变压器进行电路建模,分析产生的谐波分量;辐射干扰方面,对变压器产生的电磁场进行现场测试,同时,采用有限积分法建模的电磁软件CST对变压器进行三维建模仿真,从而得到变压器周围的工频磁场分布情况。最后,给出本文的研究在工程中的应用,并针对谐波干扰和工频磁场干扰提出了简单的防护措施。
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