發(fā)電廠二次電纜抗干擾方法研究

吳結(jié)根

摘 要：電力系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)增的情況下，發(fā)電廠建設(shè)也取得了一定的成果，為區(qū)域供電提供了有利支持。發(fā)電廠日常運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，二次電纜會(huì)受到相關(guān)因素影響，從而被干擾，這對(duì)于發(fā)電廠正常運(yùn)作而言，顯然是不利的。事實(shí)上，二次電纜干擾在電廠安裝調(diào)試過(guò)程中較為常見(jiàn)，處理起來(lái)存在一定困難?；诖耍疚膶?duì)發(fā)電廠二次電纜干擾進(jìn)行了綜合性分析，并提出了相關(guān)控制策略，以供參考。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；發(fā)電廠建設(shè)；區(qū)域供電

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 干擾源分析

發(fā)電廠二次電纜出現(xiàn)干擾，來(lái)源于多方面因素，具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

（1）地位差干擾。發(fā)電廠線路布置與輸電線路存在一定差異性。通常情況下防雷接地、工作接地及安全接地都是統(tǒng)一的。地網(wǎng)內(nèi)部電流密度分布及土壤電阻率不均，造成地網(wǎng)內(nèi)部出現(xiàn)局部電位差。發(fā)電廠設(shè)備存在地引線過(guò)長(zhǎng)的情況，會(huì)導(dǎo)致局部電位上升。當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)面積過(guò)大時(shí)，距離較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)之間也會(huì)出現(xiàn)一定程度的電位差。電位差產(chǎn)生的干擾電壓將會(huì)對(duì)發(fā)電廠計(jì)算機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生干擾作用，影響其正常工作。情況嚴(yán)重的話，出現(xiàn)的地網(wǎng)電流可能會(huì)將屏蔽層及電纜線路燒毀。例如，變壓器出現(xiàn)空載投入或排除外部故障并恢復(fù)電壓后，可能會(huì)帶來(lái)一定強(qiáng)度的勵(lì)磁涌流，造成三相涌流波形不對(duì)稱，導(dǎo)致接地電流出現(xiàn)于中性點(diǎn)，并通過(guò)接地點(diǎn)泄入地網(wǎng)。此時(shí)，接地點(diǎn)電位將大幅度提升，若二次回路與入地點(diǎn)較為接近，其電位也會(huì)升高，導(dǎo)致出現(xiàn)干擾電壓。

（2）磁場(chǎng)干擾。發(fā)電廠周邊會(huì)存在一定強(qiáng)度的交變磁場(chǎng)，這些磁場(chǎng)相互作用，將帶來(lái)極強(qiáng)的干擾，干擾對(duì)象主要為二次設(shè)備如二次電纜、二次網(wǎng)絡(luò)等。同時(shí)，部分電氣設(shè)備受到電磁感應(yīng)影響也會(huì)產(chǎn)生電磁干擾。

（3）自然環(huán)境影響。大氣中的電場(chǎng)變化、電離層變化及雷電現(xiàn)象均會(huì)對(duì)發(fā)電廠二次設(shè)備帶來(lái)影響，或受到自然界電磁波影響，也不利于二次設(shè)備正常工作。

（4）導(dǎo)線耦合干擾。導(dǎo)線耦合干擾主要分為三類，即感性耦合、輻射耦合及容性耦合。發(fā)電廠內(nèi)部存在大量導(dǎo)線，包括一次電纜線、二次電纜線及設(shè)備內(nèi)部線路。這些導(dǎo)線會(huì)產(chǎn)生不確定的耦合作用，造成干擾。

（5）通信網(wǎng)絡(luò)干擾。目前，發(fā)電廠正朝著智能化方向發(fā)展，這使得發(fā)電廠內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模愈來(lái)愈大。當(dāng)智能化設(shè)備受到干擾時(shí)，部分設(shè)備出現(xiàn)通信故障，會(huì)造成相關(guān)數(shù)據(jù)遺失，導(dǎo)致通訊數(shù)據(jù)異常。系統(tǒng)無(wú)法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確、有效識(shí)別，可能會(huì)帶來(lái)誤操作，影響到系統(tǒng)的整體運(yùn)行狀況。如何加強(qiáng)數(shù)據(jù)信息安全，強(qiáng)化通信網(wǎng)絡(luò)屏障，已經(jīng)成為了當(dāng)前智能化發(fā)電廠的重要課題之一。

2 二次電纜抗干擾相關(guān)措施分析

2.1 二次電纜屏蔽層接地。對(duì)于二次電纜屏蔽接地而言，通常情況下具有兩種標(biāo)準(zhǔn)，即IEEE標(biāo)準(zhǔn)與IEC標(biāo)準(zhǔn)。IEEE標(biāo)準(zhǔn)提出屏蔽電纜應(yīng)當(dāng)一端接地，而IEC標(biāo)準(zhǔn)則提出屏蔽層應(yīng)當(dāng)兩端接地。當(dāng)屏蔽層兩端接地時(shí)，受到地電位差影響，流經(jīng)屏蔽層的電流會(huì)對(duì)芯線信號(hào)產(chǎn)生干擾作用，在一次系統(tǒng)短路電流流經(jīng)接地網(wǎng)后，會(huì)造成局部電流過(guò)大，可能燒毀屏蔽層。另外，外界磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電流也會(huì)進(jìn)入屏蔽層當(dāng)中。具體如圖1所示。為防止屏蔽層受到電流影響，就需要構(gòu)建出一個(gè)接地網(wǎng)。由于二次電纜對(duì)信號(hào)十分敏感，所以單點(diǎn)接地、兩點(diǎn)接地并不見(jiàn)得能滿足實(shí)際抗干擾需求。例如，微機(jī)保護(hù)裝置及控制裝置會(huì)采取雙層屏蔽電纜，外層應(yīng)用兩點(diǎn)接地，內(nèi)層采取單點(diǎn)接地，這樣外層的噪聲電流對(duì)內(nèi)層芯線就不會(huì)產(chǎn)生影響。同時(shí)，開(kāi)關(guān)場(chǎng)一端可適當(dāng)電阻接地，控制室一端直接接地，進(jìn)一步提升抗干擾效果及電磁兼容性。

2.2 對(duì)地電位差進(jìn)行抑制。為抑制地電位差，需要保證發(fā)電廠具備一個(gè)完整的地電網(wǎng)，通過(guò)補(bǔ)充銅排連接，將電位差控制到最低程度。確保二次回路對(duì)地絕緣達(dá)到要求，即便地電網(wǎng)出現(xiàn)較大程度電位差時(shí)，也可避免二次回路絕緣受到破壞。在二次回路設(shè)計(jì)過(guò)程中，存在電氣連接的回路只能設(shè)置一個(gè)接地點(diǎn)，避免電位差產(chǎn)生的地網(wǎng)電流穿入回路中。同時(shí)，這種方式可有效避免電纜芯線與接地網(wǎng)產(chǎn)生閉合電流，為保護(hù)動(dòng)作正確執(zhí)行提供保障。

2.3 控制雷電流。設(shè)置分流地線，使其與主地線平行并聯(lián)。即便雷電擊中電廠附近，通過(guò)分流地線也可降低主地線中的雷電流，同時(shí)降低周邊電磁場(chǎng)強(qiáng)度，避免感應(yīng)電壓過(guò)高。設(shè)置二次回路時(shí)，盡可能避開(kāi)雷電流入地點(diǎn)。將垂直接地體置于避雷針接地點(diǎn)，從而起到降低電位與電流的效果，垂直接地體不會(huì)對(duì)二次回路產(chǎn)生感應(yīng)電壓。對(duì)泄流結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，降低引下線對(duì)弱電設(shè)備的感應(yīng)，使原有屏蔽網(wǎng)可充分發(fā)揮作用。單獨(dú)鋪設(shè)避雷地網(wǎng)，使其與變電站工作接地分離。對(duì)于獨(dú)立避雷器而言，應(yīng)當(dāng)單獨(dú)構(gòu)建接地結(jié)構(gòu)。將電廠建筑主筋與環(huán)裝基礎(chǔ)鋼筋焊接，與外部接地體共連，使其與工作接地共地，以此發(fā)揮等電位效應(yīng)，讓避雷器充分發(fā)揮作用。

2.4 優(yōu)化電纜鋪設(shè)。保證同一根電纜不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)在交流回路與直流回路中，防止交流電竄入直流回路，避免出現(xiàn)混聯(lián)。強(qiáng)電回路與弱電回路不能使用同一個(gè)電纜，將內(nèi)線有效分離，避免強(qiáng)電回路對(duì)弱電回路產(chǎn)生干擾。強(qiáng)電電纜與弱電電纜盡量避免平行鋪設(shè)，通過(guò)擴(kuò)大二次回路與干擾源之間的距離，來(lái)降低電纜長(zhǎng)度。在此基礎(chǔ)上對(duì)鋪設(shè)路徑進(jìn)行優(yōu)化，降低干擾源與二次回路間的耦合電容，使耦合阻抗提升。二次電纜路徑可選擇輻射狀鋪設(shè)方式，避免出現(xiàn)環(huán)路。當(dāng)二次回路于高壓設(shè)備引出時(shí)，盡可能靠近接地引線，從而降低二次電纜與地引線之間的磁通。

結(jié)語(yǔ)

發(fā)電廠正常運(yùn)行過(guò)程中，可通過(guò)二次電纜屏蔽層接地、優(yōu)化電纜鋪設(shè)、控制雷電流并對(duì)地電位差進(jìn)行抑制，來(lái)有效控制二次電纜干擾，為線路乃至整個(gè)系統(tǒng)提供一個(gè)良性的工作環(huán)境，使發(fā)電廠維持穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)

[1]羅剛.變電站二次電纜抗干擾的方法研究[J].科技傳播，2012（18）：27+30.