白子英

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

【關(guān)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(dòng)化程度不斷提高的同時(shí)其內(nèi)部所使用的電氣設(shè)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(huì)產(chǎn)生靜電耦合、電磁感應(yīng)等現(xiàn)象；另外，外界的雷電以及送電線路等也會(huì)對(duì)這些設(shè)備產(chǎn)生對(duì)地電位差等各種各樣的干擾。由于二次回路承載著對(duì)電氣設(shè)備的監(jiān)測(cè)、檢測(cè)、控制、保護(hù)、隔離等極其重要的任務(wù)，且又多與主控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連，因此，如果二次回路受到干擾，一旦出現(xiàn)誤動(dòng)、拒動(dòng)現(xiàn)象，其后果將不堪設(shè)想。所以，為了保護(hù)電力系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)裝置、二次回路等重要設(shè)備，必須對(duì)于這些干擾進(jìn)行分析研究，以利在實(shí)際工作過(guò)程中采取相應(yīng)措施消除干擾，以保障電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。

1.應(yīng)對(duì)靜電耦合干擾采取的措施

為了應(yīng)對(duì)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(shí)，還可以對(duì)二次回路系統(tǒng)及其保護(hù)裝進(jìn)行靜電屏蔽。此外，還可以選擇一些對(duì)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(dāng)耦合阻抗Z1增大時(shí)，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(dāng)合理布置干擾源與被干擾回路的相對(duì)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(dāng)?shù)攸c(diǎn)增加抗干擾電容，如在保護(hù)裝置的電源入口處及電流、電壓互感器二次回路接入保護(hù)裝置前，可以將Z2減小。C1為漏電容，對(duì)應(yīng)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(yīng)的干擾，對(duì)無(wú)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(duì)二次回路也會(huì)帶來(lái)一些副作用，如果容量太大，可能會(huì)造成不良后果?？梢詮囊粋€(gè)方面說(shuō)明抗干擾電容對(duì)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(fù)控制母線對(duì)地的絕緣電阻相等，則正常運(yùn)行時(shí)+WC對(duì)地的電壓為+50%Ue，-WC對(duì)地的電壓為-50%Ue?？梢钥闯?，這時(shí)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(cè)接地，接于負(fù)電源側(cè)的抗干擾電容C3將通過(guò)兩個(gè)接地電沿著虛線對(duì)KC放電，當(dāng)C3的容量足夠大并KC的動(dòng)作電壓小于50%Ue時(shí)，KC將動(dòng)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(dòng)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(hào)被電纜的屏蔽層屏蔽并通過(guò)接地點(diǎn)傳人地網(wǎng)。試驗(yàn)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(dāng)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(guān)。表1是在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中測(cè)得的各種電纜在操作500kV隔離開(kāi)關(guān)時(shí)的干擾電壓，試驗(yàn)中采用的平行于500kV母線的電纜長(zhǎng)度為80m，母線長(zhǎng)度為250m。

從上表中可以看出，在隔離開(kāi)關(guān)操作過(guò)程中產(chǎn)生的干擾電壓很大，當(dāng)使用無(wú)屏蔽的塑料電纜時(shí)，其干擾電壓最大達(dá)9000V；當(dāng)使用屏蔽電纜時(shí)，對(duì)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(duì)靜電干擾有較好的抑制作用外，對(duì)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(yīng)用。

（3）充分利用變電所中的自然屏蔽物，還可以進(jìn)一步提高抗靜電干擾的效果。在控制電纜敷設(shè)的路徑上或二次設(shè)備的安裝現(xiàn)場(chǎng)，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(gòu)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(lái)就能形成良好的靜電屏蔽。

2.防止電磁感應(yīng)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(yīng)在二次回路產(chǎn)生的干擾電壓?；ジ蠱與控制電纜及一次導(dǎo)線的長(zhǎng)度L、相互的平行度有關(guān)，還受同一回路的兩根電纜芯與一次導(dǎo)線的距離之比b/a影響，所以在電纜溝道的布置時(shí)應(yīng)盡可能與一次載流導(dǎo)體成直角，減少平行段的長(zhǎng)度。為此，應(yīng)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(yīng)電壓最為有效的的措施。

（2）電磁干擾需要磁性材料來(lái)進(jìn)行屏蔽。在干擾源與二次環(huán)路之間設(shè)置電磁屏蔽物，使感應(yīng)磁通不能進(jìn)入二次環(huán)路，即可消除二次回路的感應(yīng)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(dǎo)磁系數(shù)、高頻時(shí)的集膚效應(yīng)、屏蔽層的電阻等因素有關(guān)。屏蔽層采用高導(dǎo)磁材料時(shí)，外部磁力線大部分偏移到屏蔽層中，而不與屏蔽層內(nèi)導(dǎo)線相關(guān)鏈，因而不會(huì)在導(dǎo)線上產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。高導(dǎo)磁材料的屏蔽層對(duì)各種頻率的外磁場(chǎng)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(duì)二次回路的影響，首先要確保變電所有一個(gè)完善的電網(wǎng)，有條件時(shí)可以補(bǔ)充銅排連接，將各點(diǎn)可能產(chǎn)生的電位差降到最低。其次要保證各二次回路對(duì)地絕緣良好，確保在地電網(wǎng)產(chǎn)生較大電位差時(shí)，不致?lián)p壞二次回路絕緣，影響二次回路的正常運(yùn)行。

4.結(jié)束語(yǔ)

為了進(jìn)一步降低干擾信號(hào)信號(hào)進(jìn)入保護(hù)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(jìn)行抗干擾，例如將原有變電所二次回路增設(shè)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(duì)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(shè)方式和路線，盡量遠(yuǎn)離高頻信號(hào)的入地點(diǎn)，保護(hù)裝置用直流電源在保護(hù)裝置入口處經(jīng)抗干擾電容吸收高頻干擾信號(hào)等。

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