二次回路對微機保護的干擾研究

【摘 要】針對某廠xxxx年xx月廠用電快切裝置由工作電源切換至備用電源這一事例，提出對二次回路的危害及如何解決運行中干擾對微機保護及自動裝置干擾的問題。

【關鍵詞】發電廠；二次回路；微機保護；自動裝置；干擾；措施

0.概述

近年來，繼電保護及自動裝置更新換代很快，微機型保護裝置已將取代以往的電磁保護裝置，由于微機保護的電子元器件所承受的外界電磁干擾的水平極低，當外界有較大干擾時保護裝置將不能正常工作。數字化時代的到來，對繼電保護及自動裝置提出了新的要求。二次回路的干擾問題越發顯的突出。在發電廠這樣一個高強度電磁干擾的環境里，如何處理好抗干擾問題是發電廠安全運行的關鍵環節。

1.存在問題

xxxx年xx月xx日xx點xx分，某廠x機組廠用電快切裝置動作。6KV兩個分支由工作電源切換至備用電源運行。當即檢查快切裝置顯示手動啟動，打印動作報告顯示正常手動切換，切換正常，且兩個分支切換時間基本一致。排除人為切換，經分析一致認為可能是干擾引起的。

2.具體分析

2.1干擾信號的分類

干擾信號按頻率劃分，分為低頻干擾與高頻干擾；按發源地來劃分，分為內部干擾與外部干擾；按其形態或信號源組成的等值電路來劃分，分為共模干擾與差模干擾，共模干擾是發生在回路中一點與接地點之間的干擾，差模干擾是指發生在回路之間的干擾；按造成的后果來分，劃分為一起設備損壞的干擾和造成保護動作異常的干擾。一般來說，高頻干擾或共模干擾容易損壞元器件；低頻或差模干擾引起保護不正確動作。

2.2干擾的來源

2.2.1靜電耦合產生的干擾

一次的強電通過靜電耦合到二次回路的干擾電壓，實質上是經耦合電容加到二次回路的。如圖，在二次回路產生的電壓。對地阻抗Z2包括電氣連接的二次回路對地總阻抗。耦合阻抗Z1包括設備的一、二此繞組以及一次母線和二次電纜之間的耦合阻抗。如果一次干擾源的干擾電壓為US，則二次回路產生的干擾電壓UT為

UT= Z2*US/ Z1+ Z2

由于二次回路的對地絕緣阻抗遠大于負載阻抗，故二次回路對地阻抗近似等于負載阻抗，在這種情況下干擾電壓在二次回路負載上產生電壓，此電壓大到一定程度會引起保護裝置的不正確動作。

2.2.2電磁感應產生的干擾

電磁感應產生的干擾是由一次回路和二次回路之間、二次回路的強電與弱電之間、交流與直流之間存在互感引起的。圖中干擾源與平行導線之間的互感

設干擾源流過一電流i=Imsin(ωt+Ф)時：

M=μ0L(b/a)cosФ/2π

此時負載上產生的干擾電壓為：

UT=M di/dt=μ0LImω(b/a)cos(ωt+Ф)cosФ/2π

可以看出，干擾源通過電磁干擾加到負載上的干擾電壓大小，與導線及通過的干擾源電流成正比，與頻率成反比，還與兩者之間的平行度有關。

2.2.3由地電位差產生的干擾

為了減少地電位差對電氣設備及人員造成的安全威脅，建設相對完善的接地網。但由于接地體本身存在的電阻與電感，要做到完全等電位不太可能，這就造成了發生接地故障時流經接地網會有很大的故障電流，此電流經接地點的阻抗會產生壓降，同時各點的地電位有較大差別。這個電位差將會是影響保護的動作準確性。

2.2.4二次回路自身的干擾

二次回路錯綜復雜，有強有弱，當他們通過各種控制信號及電壓電流是，會對其它回路產生干擾，最為嚴重的來自二次回路開斷繼電器及斷路器分、合閘等電感元件。電感元件產生的干擾電壓足以使保護裝置啟動甚至保護誤動。

2.2.5無線電信號的干擾

無線電對二次回路的干擾除來源于通信設備發射的高頻電磁信號外，還有高壓電氣設備的電暈及電弧放電。目前，大功率無線對講機及手機也會對二次設備構成威脅。

2.3抗干擾的措施

2.3.1靜電耦合產生的干擾

接地和屏蔽

微機保護裝置的箱體應確定可靠接地。保護屏底部的漆、鐵銹等清除干凈后，用螺栓固定的方式將保護屏和底部槽鋼可靠連接，微機保護屏之間用不小于50mm2的多股銅芯線串聯底部的接地銅排，而后接在截面不小于100mm2的接地銅排上，再將接地銅排和主控室電纜層的接地網可靠連接。

對于由開關場引入保護裝置的交流電流、電壓回路，信號回路，直流控制回路等電纜采用屏蔽電纜。

屏蔽電纜的屏蔽層兩端可靠接地。在做電纜頭之前，用1．5～2．5mm 的多股銅芯線在電纜兩端的屏蔽層上緊緊纏繞并進行固定．然后再做電纜頭，用熱縮管封緊，將多股銅芯線的另一端可靠接地。

對于模擬量輸入回路的抗干擾，嚴格執行反措要求，嚴格分開電壓互感器二次繞組（星形）、三次繞組（開口三角形）N相，并由開關場引入控制室，在保護柜上由一點接地。對于幾臺同一電壓等級電壓互感器的N相分別引入控制室，并接到同一零相電壓小母線上，經一點接地。對于電流互感器的二次回路有一個接地點，在配電裝置附近經端子接地。對于有幾組電流互感器連接在一起的保護裝置，分別引入保護柜，在保護柜經端子排一點接地。

對于高頻保護用的高頻同軸電纜，其屏蔽層兩端應可靠接地。室內保護屏上收發迅機一側，高頻電纜的屏蔽層用直徑1.5-2.5mm的同芯線緊緊纏繞并密封后，接在保護屏底部的接地銅排上。

2.3.2合理布置二次回路電纜

（1）高壓電纜不與控制電纜敷設在同一管道或同一溝道內，至少不在同一電纜架上。

（2）交流回路與直流回路不使用同一根電纜，可以防止交、直流間的相互干擾。

（3）低電平信息回路與電力回路，不采用公共的回程導線。由主控室敷設到開關場的回路，不能在開關處從裝置的一個部件利用另一電纜的回程導線接到另一部件而形成回路。所有供電及回程導線置于同一電纜中，避免由于環路布置形成的磁鏈產生的電磁感應。強電的饋線采取單獨走線，不與信號線混綁在一起；強信號線與弱信號線盡量避免平行走線。有條件的地方努力成正交。

2.3.3按照反措要求加裝隔離繼電器

（1）保護的跳合閘出口經過操作箱的執行繼電器。不直接將保護跳合閘繼電器觸點接到斷路器的跳合閘線圈上。

（2）由遠方開入接點接入微機保護的長電纜經大功率繼電器隔離之后轉接接入微機保護裝置。

2.3.4其他抗干擾措施

（1）保護裝置內部的弱電，一般不引出裝置。需要引出時，必須經光電隔離或繼電器轉接，以隔離干擾信號。

（2）不采用電纜備用芯兩端并聯同時接地的方法抗干擾措施。

（3）對繼電器等電感性元件，要采取防止切斷感性電流產生干擾電壓的措施。一般采用在感性元件兩端并聯串有電阻的凡響二極管，而不能在繼電器上并聯電容。

（4）為防止戶外高壓配電裝置等產生的無線電干擾到室內，控制室及保護室應設電磁屏蔽網，保護屏及裝置的外殼可靠接地 。在保護室嚴禁使用無線對講機等通訊設備。

3.結束語

電氣控制系統的抗干擾防護是一項特別復雜的工作。在施工現場，受客觀條件限制，接地系統的可靠性和電磁干擾防護都不易解決的很到位。因此，在工程施工時一定要嚴格按照技術要求，本著“防護措施要盡可能完善”的原則，將信號干擾問題徹底消除在設備安裝與施工階段。否則，一旦設備運行起來再查找故障，不但費時費力，難以準確判斷故障原因，而且處理起來也比較棘手，很難處理徹底。 [科]

【參考文獻】

［１］電力系統繼電保護原理與實用技術．江蘇省電力公司．

［２］電力系統繼電保護及安全自動裝置反事故措施要點．國家電力調度通信中心．