二次设备舱（含继电保护、测控、通信等敏感设备）与一次设备舱（含变压器、断路器、母线等强电磁辐射源）距离过近时，易因电磁耦合（传导、辐射）导致二次设备误动、数据失真甚至损坏。解决这一问题需从源头抑制、路径阻隔、终端防护三个维度系统施策，结合空间布局优化、屏蔽强化、接地规范等技术手段，具体方案如下：

一、空间布局优化：减少电磁辐射耦合路径

通过合理规划舱体位置与相对方位，从物理空间上降低电磁辐射强度，是最基础的抗干扰措施。

1. 最小安全距离设置

根据一次设备的电压等级和功率，参照行业标准（如《DL/T 475-2017 电能计量装置安装接线规则》《GB 50227-2017 并联电容器装置设计规范》）设置最小间距：

  • 110kV 及以下一次设备舱与二次设备舱间距建议≥5m；
  • 220kV 及以上一次设备舱与二次设备舱间距建议≥8m；
  • 若受场地限制无法满足，需通过强化屏蔽（见下文）补偿距离不足的影响。

2. 方位规避：避开强辐射方向

一次设备的电磁辐射具有方向性（如母线的纵向、变压器套管的轴向辐射最强），需优化二次设备舱的布置方位：

  • 二次设备舱的敏感面（如柜门、墙体）避免正对一次设备的母线排列方向、套管出口方向、电抗器轴向等强辐射区域；
  • 一次设备舱内的高压母线、断路器等核心辐射源，与二次设备舱的墙体尽量呈 90° 垂直布置，利用辐射方向性衰减电磁能量。

3. 增设中间屏障

在两舱之间设置电磁屏蔽屏障，阻断辐射传播路径：

  • 采用高度≥2.5m 的金属屏蔽墙（材料为 3mm 厚镀锌钢板或铝合金板，接地电阻≤4Ω），屏蔽效能≥60dB（10MHz-1GHz 频段）；
  • 若场地允许，可种植高灌木或设置混凝土隔墙（内埋金属网），辅助衰减电磁辐射（尤其低频段）。

二、二次设备舱强化屏蔽：阻断辐射侵入

二次设备舱的墙体、门窗、接口是电磁辐射侵入的主要路径，需通过 “整体屏蔽 + 细节密封” 提升抗干扰能力。

1. 墙体屏蔽层升级

在原有复合墙体基础上强化电磁屏蔽设计：

  • 材料升级：采用双层屏蔽结构（外层 1.2mm 镀锌钢板 + 内层 0.5mm 紫铜网），两层之间绝缘（避免涡流损耗），总屏蔽效能≥80dB（关键频段）；
  • 连续性保障：墙体拼接处采用导电胶条（导电率≥10⁵S/m）密封，缝隙宽度≤0.3mm；螺栓连接点加装导电垫圈，确保屏蔽层电气导通。

2. 薄弱部位专项处理

门窗、通风口、电缆入口等是屏蔽短板，需针对性优化：

  • 屏蔽门：采用带导电毛刷的金属门，门框与舱体通过多点导电连接（如铜带跨接），关门后接触电阻≤5mΩ；
  • 通风口：替换为波导通风窗（截止频率≤300MHz），其插入损耗≥60dB，同时满足 IP54 防护等级；
  • 电缆入口：采用金属密封格兰头，电缆屏蔽层与格兰头可靠连接（屏蔽层露出长度≤10mm），入口处用导电胶密封缝隙。

3. 舱内局部屏蔽

对舱内高敏感设备（如继电保护屏、合并单元）额外加装局部屏蔽：

  • 设备外罩采用 0.8mm 厚不锈钢板，与舱体接地铜排单点连接；
  • 屏内电缆采用双层屏蔽电缆（内屏蔽接设备地，外屏蔽接舱体地），避免电磁耦合。

三、一次设备舱电磁抑制：从源头降低辐射

减少一次设备的电磁辐射强度，是解决干扰问题的根本手段。

1. 一次设备选型优化

优先选用低辐射设备，从源头控制电磁能量释放：

  • 高压开关设备选用全封闭 GIS（气体绝缘开关设备），其金属外壳可将电磁辐射屏蔽在内部，外部场强≤5V/m（1m 处）；
  • 变压器选用低噪声、全密封型，套管加装金属屏蔽罩，降低套管处的高频辐射；
  • 电抗器、电容器等感性设备，采用金属外壳封装，外壳可靠接地（接地电阻≤2Ω），衰减漏磁场。

2. 一次设备布线与接地优化

  • 母线布置：高压母线采用穿管敷设（金属管直径≥母线直径 3 倍），或采用矩形母线并缩短相间距离，减少空间电磁场辐射；
  • 接地强化：一次设备外壳、金属支架、电缆屏蔽层等均接入专用接地网，形成低阻抗回路（接地电阻≤1Ω），避免杂散电流产生的电磁辐射；
  • 滤波措施：在一次设备电源进线处加装高频滤波器（截止频率≥10MHz），抑制开关操作产生的高频电磁干扰。

四、接地与等电位连接：消除传导干扰

电磁干扰可通过接地回路传导，需构建规范的接地系统，实现等电位隔离。

1. 独立接地与共用接地结合

  • 二次设备舱设置专用接地网，与一次设备舱接地网通过接地干线连接（连接线截面积≥50mm² 铜缆），避免地电位差导致的干扰；
  • 敏感设备（如保护装置）采用独立接地，接地引线长度≤2m，与舱体接地铜排单点连接，减少接地回路耦合。

2. 等电位连接强化

  • 二次舱内设置环形接地铜排（截面积≥30mm²），舱体金属结构、屏蔽层、设备外壳、门窗等均与铜排可靠连接（连接电阻≤0.1Ω）；
  • 一次舱与二次舱之间的接地网通过 2 条以上接地干线连接，形成等电位体，避免跨步电压或电位差产生的电磁干扰。

五、测试与验证：确保抗干扰效果达标

措施实施后需通过专业测试验证有效性，关键指标如下：

  1. 电磁环境测试：用频谱分析仪在二次舱内测试电磁场强度，10kHz-1GHz 频段内场强需≤10V/m（敏感设备区域≤5V/m）；
  2. 设备抗干扰测试：模拟一次设备正常运行及故障状态（如开关操作、短路），测试二次设备的误动率、数据采集精度（误差需≤0.5%）；
  3. 接地电阻测试：一次 / 二次舱接地网接地电阻≤1Ω，设备接地引线电阻≤1mΩ。

总结

解决二次设备舱与一次设备舱的电磁辐射干扰问题，需采用 “空间隔离 + 屏蔽阻断 + 源头抑制 + 接地优化” 的综合方案。核心逻辑是：通过布局规避减少辐射耦合，通过强化屏蔽阻断侵入路径，通过设备选型与接地控制源头辐射，最终结合测试验证确保二次设备在强电磁环境下稳定运行。实际应用中需根据场地条件、设备类型及电压等级灵活调整方案，优先满足 “安全距离 + 强化屏蔽” 的基础要求，再辅以接地与设备优化，实现系统性抗干扰。
编辑
分享
有哪些具体的标准和规范可用于设计二次设备预制舱的电磁屏蔽？
如何验证二次设备舱电磁屏蔽设计的有效性？
除了屏蔽措施，还有哪些方法可以减少电磁辐射干扰？

辽宁预制舱