加強電力系統(tǒng)二次回路抗干擾措施研究

白子英

【摘 要】本文主要是針對電力系統(tǒng)的抗干擾能力的提高而撰寫，從對電力系統(tǒng)的干擾源入手，逐項論述針對靜電耦合式干擾、電磁感應式干擾、對地電位差式干擾等干擾源的抗干擾措施的采用，重點論述了最小化干擾信號，最大化保證電力系統(tǒng)二次回路的方法與措施。

【關鍵詞】電力系統(tǒng)；二次回路；抗干擾措施；抗干擾研究；靜電耦合

0.引言

隨著電器行業(yè)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)自動化程度不斷提高的同時其內(nèi)部所使用的電氣設備的數(shù)量與種類也在不斷地更新著。系統(tǒng)中由于它們的存在，相互之間都會產(chǎn)生靜電耦合、電磁感應等現(xiàn)象；另外，外界的雷電以及送電線路等也會對這些設備產(chǎn)生對地電位差等各種各樣的干擾。由于二次回路承載著對電氣設備的監(jiān)測、檢測、控制、保護、隔離等極其重要的任務，且又多與主控計算機系統(tǒng)相連，因此，如果二次回路受到干擾，一旦出現(xiàn)誤動、拒動現(xiàn)象，其后果將不堪設想。所以，為了保護電力系統(tǒng)中的計算機裝置、二次回路等重要設備，必須對于這些干擾進行分析研究，以利在實際工作過程中采取相應措施消除干擾，以保障電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運行。

1.應對靜電耦合干擾采取的措施

為了應對靜電耦合式干擾，通常在電力系統(tǒng)內(nèi)部可以采取將耦合的阻抗加大的作法，同時，還可以對二次回路系統(tǒng)及其保護裝進行靜電屏蔽。此外，還可以選擇一些對于靜電的敏感度較低的二次回路系統(tǒng)中的元器件。

（1）在相同干擾源電壓Us情況下，當耦合阻抗Z1增大時，二次回路的干擾電壓UT將下降。耦合阻抗Z1主要是干擾源與被干擾回路間的分布電容C1的容抗。適當合理布置干擾源與被干擾回路的相對位置，可以減小分布電容C1，可以增加耦合阻抗，從而降低干擾電壓UT。

（2）在二次回路適當?shù)攸c增加抗干擾電容，如在保護裝置的電源入口處及電流、電壓互感器二次回路接入保護裝置前，可以將Z2減小。C1為漏電容，對應為Z1； C3為增加的抗干擾電容，其容量一般為幾分之1μF～幾十μF，等效阻抗為Z3；C2為二次回路與大地間的分布電容。

Z2為考慮抗干擾電容后的阻抗，由于一般C3的值比C2值大很多，所以Z2與Z2相比將小很多，干擾電壓UT也將下降很多。采用抗干擾電容不但可以防止靜電感應的干擾，對無線電干擾及二次回路內(nèi)容產(chǎn)生的高頻干擾也有很好的抑制作用。但是該抗干擾電容對二次回路也會帶來一些副作用，如果容量太大，可能會造成不良后果。可以從一個方面說明抗干擾電容對控制回路的影響。

由于直流絕緣監(jiān)察系統(tǒng)的存在，并假定控制母線的額定電壓為Ue，正負控制母線對地的絕緣電阻相等，則正常運行時+WC對地的電壓為+50%Ue，-WC對地的電壓為-50%Ue?？梢钥闯?，這時在抗干擾電容上的充電電壓為50%Ue，如果在出口繼電器KC的正電源側接地，接于負電源側的抗干擾電容C3將通過兩個接地電沿著虛線對KC放電，當C3的容量足夠大并KC的動作電壓小于50%Ue時，KC將動作跳閘。這也是規(guī)程中要求直接用于跳閘的出口繼電器其動作電壓不能低于50%Ue的原因。

采用屏蔽電纜并將屏蔽層可靠與地網(wǎng)連接，可以有效抑制靜電干擾。由耦合電容C1傳遞給二次回路的干擾信號被電纜的屏蔽層屏蔽并通過接地點傳人地網(wǎng)。試驗表明，采用屏蔽電纜能將干擾電壓降低95%以上，是一種非常有效的抗干擾措施。

當然采用屏蔽電纜的抗干擾效果與屏蔽層使用的材料、制作工藝、接地方式等有關。表1是在現(xiàn)場試驗中測得的各種電纜在操作500kV隔離開關時的干擾電壓，試驗中采用的平行于500kV母線的電纜長度為80m，母線長度為250m。

從上表中可以看出，在隔離開關操作過程中產(chǎn)生的干擾電壓很大，當使用無屏蔽的塑料電纜時，其干擾電壓最大達9000V；當使用屏蔽電纜時，對干擾電壓的抑制效果很好，其干擾電壓的幅值被抑制到5%以下；不同的屏蔽層材料抑制干擾效果很接近。屏蔽電纜除了對靜電干擾有較好的抑制作用外，對電磁干擾和高頻干擾也有很好的抑制作用，所以屏蔽電纜在變電所二次回路中得到廣泛的應用。

（3）充分利用變電所中的自然屏蔽物，還可以進一步提高抗靜電干擾的效果。在控制電纜敷設的路徑上或二次設備的安裝現(xiàn)場，有很多自然的屏蔽物，例如，電纜隧道和電纜溝蓋板中的鋼筋，各種金屬構件，建筑物中的鋼筋等，都是良好的自然屏蔽物。只要在施工中注意將它們與變電所的接地網(wǎng)連接起來就能形成良好的靜電屏蔽。

2.防止電磁感應干擾的措施

（1）減少干擾源與二次回路間的互感減小由于電磁感應在二次回路產(chǎn)生的干擾電壓?；ジ蠱與控制電纜及一次導線的長度L、相互的平行度有關，還受同一回路的兩根電纜芯與一次導線的距離之比b/a影響，所以在電纜溝道的布置時應盡可能與一次載流導體成直角，減少平行段的長度。為此，應盡可能使同一回路的電纜芯安排在一根電纜內(nèi)，盡量避免同一回路的“+”“-”極電纜芯或電流、電壓互感器二次回路中的ABCN四芯不在同一電纜內(nèi)。這是降低感應電壓最為有效的的措施。

（2）電磁干擾需要磁性材料來進行屏蔽。在干擾源與二次環(huán)路之間設置電磁屏蔽物，使感應磁通不能進入二次環(huán)路，即可消除二次回路的感應電壓。工程中常用的措施就是使用帶電磁屏蔽的控制電纜，其屏蔽效果與屏蔽層材料的導磁系數(shù)、高頻時的集膚效應、屏蔽層的電阻等因素有關。屏蔽層采用高導磁材料時，外部磁力線大部分偏移到屏蔽層中，而不與屏蔽層內(nèi)導線相關鏈，因而不會在導線上產(chǎn)生感應電勢。高導磁材料的屏蔽層對各種頻率的外磁場都有屏蔽作用。

3.防止地電位差產(chǎn)生干擾的措施

防止電位差干擾對二次回路的影響，首先要確保變電所有一個完善的電網(wǎng)，有條件時可以補充銅排連接，將各點可能產(chǎn)生的電位差降到最低。其次要保證各二次回路對地絕緣良好，確保在地電網(wǎng)產(chǎn)生較大電位差時，不致?lián)p壞二次回路絕緣，影響二次回路的正常運行。

4.結束語

為了進一步降低干擾信號信號進入保護裝置的可能性，除了上章中講到的裝置本身采取措施之外，還需要在外回路即二次回路中采用專門措施進行抗干擾，例如將原有變電所二次回路增設專用的銅排接地網(wǎng)，采用高頻直流電源，減少直流電流源干擾，針對干擾較大的電纜改用屏蔽電纜，在新建變電所，大部分采用屏蔽電纜，正確選擇合理的二次電纜敷設方式和路線，盡量遠離高頻信號的入地點，保護裝置用直流電源在保護裝置入口處經(jīng)抗干擾電容吸收高頻干擾信號等。

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