水力發(fā)電廠二次抗干擾措施的運用研究

陳震軍

摘要：文章分析目前水電廠中應(yīng)用二次抗干擾措施的必要性，分析二次設(shè)備干擾的影響，研究目前水電廠運行中的二次設(shè)備干擾信號的來源，并針對這些干擾來源提出了相應(yīng)的抗干擾措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：水利發(fā)電廠;二次抗干擾措施;應(yīng)用

1引言

在目前全球資源緊缺和環(huán)境惡化問題不斷加快的形勢下，世界各國都在不斷推進能源結(jié)構(gòu)調(diào)整并加大對各種新型清潔型能源的開發(fā)和利用力度。我國近年來也加大了對水電廠的建設(shè)和開發(fā)力度，為滿足人們不斷增長的電能需求以及環(huán)境保護起到重要作用。而且在目前水電廠相關(guān)設(shè)備和技術(shù)在不斷提高的同時，水電廠中的自動化和智能化水平也在不斷提高，逐漸開始營業(yè)無人值班和少人值守的運行管理模式。但是與此同時，由于這些微機和PLC控制設(shè)備在具有強大功能的同時也具有容易受到外界電磁干擾的敏感性。加之目前水電廠中數(shù)量較多的一次和二次設(shè)備交錯在一起，各種保護、控制以及通訊和測量等設(shè)備不僅在一起安置而且還經(jīng)常穿過高壓帶電設(shè)備區(qū)域，這就會導(dǎo)致這些具有較高精度的自動化設(shè)備受到電磁干擾問題。這就需要做好水電廠二次干擾措施來確保水電廠電氣設(shè)備運行的安全性和穩(wěn)定性。

2二次設(shè)備干擾的影響

水電廠運行中的各種干擾會以耦合的方式在控制和保護等系統(tǒng)中感應(yīng)而出現(xiàn)干擾電壓的問題。而且由于在水電廠二次設(shè)備的回路中所采用的設(shè)備為弱電設(shè)備，其中含有數(shù)量較多的微電子以及電子元件，其具有較差的耐電壓能力和抗干擾水平。這就需要通過相應(yīng)的抗干擾措施來確保一次設(shè)備運行的安全性和可靠性。這主要是由于二次設(shè)備中的數(shù)字信號回路會容易受到干擾信號的影響而發(fā)生數(shù)據(jù)或地址傳送錯誤的問題，這也容易導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)功能故障或者運行故障。此外，二次設(shè)備運行的模擬信號回路也容易在受到信號干擾時出現(xiàn)開關(guān)電路誤翻轉(zhuǎn)的問題，此時若沒有設(shè)置足夠的閉鎖措施就會導(dǎo)致誤動作問題的發(fā)生。

3干擾信號的來源

3.1周邊環(huán)境中的強磁場干擾

水電廠中存在數(shù)量較多的發(fā)電機、電抗器、變壓器、大電流的動力電纜等設(shè)備，這些設(shè)備在運行中容易產(chǎn)生強大的交變磁場而對水電廠二次設(shè)備造成干擾，也是水電廠運行中比較常見的干擾類型。此類強磁場容易對其周圍環(huán)境中的弱電回路和控制元件等二次回路造成干擾，在其回路和元件中產(chǎn)生干擾電壓而改變其可編程控制器中的數(shù)據(jù)，并導(dǎo)致出現(xiàn)運算錯誤、網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)變位以及通訊中斷等問題，表現(xiàn)出系統(tǒng)無法正常運行以及監(jiān)控系統(tǒng)無法準(zhǔn)確顯示數(shù)據(jù)等問題。

3.2電容耦合產(chǎn)生的干擾

水電廠中的一次回路大電流導(dǎo)體會對二次回路存在電容，這就會產(chǎn)生一次回路對二次回路的電容干擾問題。這主要是由于水電廠中的開關(guān)站、主變室內(nèi)回路之間存在相互耦合的現(xiàn)象，以及電源回路和控制回路之間也存在耦合的問題。

3.3雷擊干擾

在雷擊發(fā)生時會出現(xiàn)電磁耦合的現(xiàn)象，此時就會出現(xiàn)回路對地感應(yīng)的問題，也就會產(chǎn)生干擾電壓問題，不僅會對二次電源模塊造成損壞，還會損壞通訊口以及輸入模塊等。

3.4高頻振蕩干擾

水電廠中的高壓開關(guān)在通斷線路時會出現(xiàn)電弧重燃的問題，此問題出現(xiàn)時會生成一個前沿很陡的電流電壓波，而且此電弧重燃的頻率比較高，同時和伴隨有高頻振蕩的問題，此問題就會與周圍的設(shè)備出現(xiàn)二次電纜耦合的現(xiàn)象而產(chǎn)生干擾電壓問題。

3.5接地電位差產(chǎn)生的干擾

如果設(shè)備存在絕緣問題就會導(dǎo)致對地泄露電流的問題，在此電流的作用下就會導(dǎo)致在大地中出現(xiàn)電壓差的問題，在此問題下也會導(dǎo)致廠房內(nèi)兩端接地的電纜屏蔽層出現(xiàn)電流而產(chǎn)生對信號的干擾。這就需要做好二次設(shè)備的接地點合理選擇的措施來避免上述電壓差的產(chǎn)生極其對二次回路的干擾。

3.6外部設(shè)備的高能輻射干擾

目前人們生產(chǎn)和生活中的各種具有高能輻射的無限通訊設(shè)備的數(shù)量在不斷增多，而其高能輻射會對二次回路中的微電子元件造成高頻干擾危害。尤其容易變電站中對講機的使用而發(fā)生相鄰保護裝置誤出口跳斷路器等干擾問題。

4有效的抗干擾措施

4.1控制電纜屏蔽層在控制系統(tǒng)端一端接地

此種抗干擾措施主要分為在控制系統(tǒng)端進行接地但是被控設(shè)備端懸空不接地的方式以及被控設(shè)備端接地，但是控制系統(tǒng)端懸空不接地兩種方式。但是由于后者容易導(dǎo)致在電容比較小時會出現(xiàn)比較大的分配電壓，而且由于電纜屏蔽層對電纜芯之間的電容比較大，會導(dǎo)致由于電容耦合而向控制系統(tǒng)內(nèi)部元件與地之間施加，容易對控制系統(tǒng)的內(nèi)部元件造成損壞。而前一種抗干擾措施則由于會將一次系統(tǒng)中對地的接地電流通過接地電阻向大地流入，而且此對地電阻的點位也不足以向電纜反擊，也不會將此位置升高的點位向控制系統(tǒng)引入。但是此種抗干擾措施需要被控制設(shè)備具有較小的接地電阻，而且通過就近連接的方式進行地網(wǎng)連接來對反擊電位進行吸納之。還要在控制系統(tǒng)電源中進行隔離變隔離且確保地網(wǎng)均壓的可靠性。

4.2隔離變壓器在控制回路電源中的應(yīng)用

在控制回路電源中應(yīng)用隔離變壓器的主要作用就是確?；芈分械母鱾€支路和元器件構(gòu)成等電位，這樣可以實現(xiàn)通過對電位隨之升高的措施來對反擊問題進行消除。此外，由于隔離變壓器的輸入端和輸出端沒有電氣連接，這樣就可以在雷電波通過電源回路向控制回路進行入侵時，實現(xiàn)對雷電波的隔離并經(jīng)過此裝置的避雷器來向大地流入。此外，此裝置在控制回路電源中的應(yīng)用還可起到對人身安全保護的作用。

4.3其他抗干擾措施

除了上述抗干擾措施之外，還要對電纜布局進行合理安排來確保同一根電纜中避免強電和弱電的同時存在。并使用繼電器或光隔元件隔離控制柜內(nèi)的弱電信號。不允許對電纜進行兩端接地，使用軟件抗干擾措施來提高大量使用可編程控制器回路中的抗干擾性能，在回路中進行避雷裝置的安裝。在感性元件如繼電器電磁閥之類的元器件的兩端并聯(lián)串有電阻的反向二極管。

5結(jié)語

針對水電廠中普遍存在的二次設(shè)備干擾問題，針對其所造成的危害，在分析干擾信號的來源之后，提出了要控制電纜屏蔽層在控制系統(tǒng)端一端接地以及在控制回路電源中應(yīng)用隔離變壓器等抗干擾措施來確保水電廠電器設(shè)備的安全和穩(wěn)定運行。

參考文獻

[1] 楊瑛，肖濤. 電網(wǎng)二次回路繼電保護抗干擾措施的分析[J]. 科技風(fēng)，2017（18）：195-195.

[2] 徐鵬. 繼電保護接地及抗干擾幾個問題探討[J]. 水力發(fā)電，2017（04）：52-54.