變電所二次回路的抗干擾問題

蔣遠瓊

（玉林市水利電業(yè)有限公司，廣西 玉林 537000）

0 引言

在變電所中，一次回路電壓高，電流大，暫態(tài)電壓的幅值也很高，持續(xù)時間比較長，對二次回路造成的電磁威脅也就更大。特別是由于電子器件構(gòu)成的設(shè)備越來越多，與以往的電磁式設(shè)備相比，其抗干擾能力又有了明顯的下降，這就使得變電所二次回路的抗干擾問題變得更加突出，引起設(shè)計、施工、試驗和運行部門的高度重視。

要抑制二次回路的干擾電壓，首先就要初步了解二次回路電壓的來源及其它有關(guān)因素，然后制定出針對性的抗干擾措施。

1 變電所二次回路干擾電壓的來源

二次回路中的干擾電壓主要來源于一次回路和二次回路本身。一次回路對二次回路的干擾，主要產(chǎn)生在一次系統(tǒng)的暫態(tài)過程和不對稱運行時。而二次回路自身產(chǎn)生的干擾，主要是由于繼電器或接觸器的觸點斷開電感元件而引起的暫態(tài)干擾電壓。此外，380/220V交流系統(tǒng)，無線電干擾也會在二次回路中產(chǎn)生干擾電壓，同樣不能忽視。下面對各種干擾電壓的來源作詳細解釋：

1）一次回路中產(chǎn)生的干擾電壓主要通過以下途徑作用于二次回路：①一次設(shè)備和二次設(shè)備之間的靜電耦合，包括一次母線和二次電纜之間的靜電耦合以及互感器一次繞組和二次繞組之間的靜電耦合；②一次回路和二次回路之間的電磁耦合，包括一次母線和二次電纜之間的靜電耦合以及互感器一次繞組和二次繞組之間的電磁耦合；③地電位的不均勻升高，因在大電流接地系統(tǒng)中，一次系統(tǒng)發(fā)生接地短路或避雷器動作時，都會有大的電流流入變電所的接地網(wǎng)，再通過接地網(wǎng)散掉，使得接地網(wǎng)中電流流入點和其他地方的電位不同，這一電位差也將對二次回路產(chǎn)生干擾。

（1）靜電耦合

通過靜電耦合到二次回路的干擾電壓，實質(zhì)是經(jīng)由二次回路的對地阻抗即所謂的共模阻抗和干擾源（一次回路）與二次回路間的耦合阻抗而加到二次回路的。

（2）電磁耦合

電磁耦合產(chǎn)生的干擾電壓，是由于一次回路和二次回路之間存在互感而引起的。干擾電壓大小與一、二次回路間的互感阻抗、干擾源電流的大小、電流的頻率以及一、二次回路的相對位置有關(guān)。而一、二次回路間的互感阻抗，與控制電纜和干擾源導(dǎo)線平行段的長度及同一回路的兩根電纜芯與一次導(dǎo)線的距離之比有關(guān)。此干擾電壓足夠大時，可能導(dǎo)致有關(guān)設(shè)備的誤動作或二次回路的絕緣擊穿，產(chǎn)生嚴重的后果。

（3）地電位差

當大電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路時，變電所的接地網(wǎng)中流過故障電流。此電流流經(jīng)接地體的阻抗時會產(chǎn)生電壓降，使得變電所內(nèi)各點的的電位有較大的差別。在同一回路中有不同的接地點并且分布在變電所的不同區(qū)域時，各接地點間的的電位差就會在連接的電纜芯中產(chǎn)生電流。此外，地電位差也能在兩端接地的電纜芯和多點接地的電纜屏蔽層中產(chǎn)生電流，使電纜芯線中產(chǎn)生干擾電壓。

2）二次回路自身產(chǎn)生的干擾電壓

二次回路自身產(chǎn)生的干擾電壓，主要來源于二次回路中所接的電感元件，即繼電器或接觸器的線圈。當由接點斷開繼電器或接觸器的線圈電源時，由于電感元件的電流不能突變，就產(chǎn)生反電動勢，會使接點不容易滅弧，從而產(chǎn)生寬頻譜的干擾波，其高頻頻率可高達50M赫茲。該干擾電壓幅值與線圈的工作電壓、工作電流及電感量的大小有關(guān)。

3）變電所380/220V交流對控制、保護回路的干擾

變電所的380/220V交流系統(tǒng)大半用于動力、照明、加熱回路，原則上與控制、保護回路應(yīng)該沒有什么聯(lián)系。如設(shè)計時不注意，致使交流回路與直流回路間距離很近，就會產(chǎn)生較大的互感，則50Hz的交變電流或一次高壓回路在380/220V交流系統(tǒng)中產(chǎn)生的電磁干擾，就會通過互感，在直流回路中產(chǎn)生干擾電壓。

4）無線電干擾

變電所內(nèi)的無線電干擾主要來自高壓電氣設(shè)備的電暈放電，通信設(shè)備發(fā)射的高頻電磁信號等。對于來自高壓電氣設(shè)備的無線電干擾，通常現(xiàn)場可通過電磁屏蔽措施來進行預(yù)防。目前，無線電干擾對二次回路構(gòu)成的威脅主要來自于無線對講機。曾經(jīng)在變電所現(xiàn)場多次發(fā)生過，在集成電路保護調(diào)試時，因無線對講機距離保護屏太近，引起集成電路保護裝置誤動作。這其中的教訓(xùn)十分深刻，變電所一定要杜絕類似事故的發(fā)生。

2 變電所二次回路干擾電壓的抑制

2.1 對靜電耦合的抑制

（1）采取靜電屏蔽。變電所中普遍采用了帶屏蔽的控制電纜，用它作為減小干擾電壓的有效措施。現(xiàn)場的實測結(jié)果證明，減小屏蔽層的阻抗能有效的降低電纜芯上的耦合電壓。所以，在變電所中，如能采用管狀的、具有一定厚度且由低電阻率材料構(gòu)成的屏蔽層，較編織或帶繞的屏蔽層具有更好的屏蔽作用。而為了減小屏蔽層阻抗，還可以采取屏蔽層多點有效接地，設(shè)置分流導(dǎo)線等措施。

（2）增大耦合阻抗。由前述的二次回路干擾電壓U′＝Z1*U/(Z1+Z2)可知，在相同的干擾源電壓U下，增大耦合阻抗Z2可減小二次回路的干擾電壓U′。而耦合阻抗實際上就是一、二次回路間的容抗。所以只要設(shè)法減小一、二次回路間的等值電容，就可以增加Z2，從而抑制了干擾電壓。

（3）充分利用變電所中的自然屏蔽物。在控制電纜敷設(shè)的路徑上或二次設(shè)備的安裝現(xiàn)場，有很多自然屏蔽物，如電纜溝蓋板中的鋼筋、建筑物中的鋼筋以及各種金屬構(gòu)件等，都是很好的自然屏蔽物。只要在施工中注意將它們與變電所的接地網(wǎng)連接起來，就變成了很好的靜電屏蔽物。

2.2 對電磁耦合的抑制

（1）采取電磁屏蔽。在干擾源和二次回路之間設(shè)置電磁屏蔽物，使感應(yīng)磁通不能進入二次回路，這樣也可以削弱二次回路的干擾電壓。

（2）減小互感的阻抗。減小互感阻抗就能減小由于電磁感應(yīng)在二次回路上產(chǎn)生的干擾電壓。

2.3 由地電位差產(chǎn)生的干擾電壓的抑制

在大電流接地系統(tǒng)發(fā)生接地短路時，變電所內(nèi)各點地電位的不同，將會在兩端接地的電纜屏蔽層和兩端接地的電纜芯中產(chǎn)生電流。為了防止地電位差在電纜芯中產(chǎn)生電流，在二次回路設(shè)計時，應(yīng)避免電纜芯線與接地網(wǎng)形成閉合回路。因此，要做到在由電氣連接的回路中只能由一個接地點。

2.4 對二次回路自身產(chǎn)生的干擾電壓的抑制

一般可采用接觸器或中間繼電器線圈兩端并聯(lián)電容或二極管的方法。當啟動接觸器或中間繼電器觸點返回時，線圈所產(chǎn)生的反電勢通過電容或二極管形成回路吸收掉，以保護該觸點不斷弧，從而抑制二次回路自身產(chǎn)生的干擾電壓。在實際應(yīng)用中采用中間繼電器線圈兩端并聯(lián)“二極管串電阻”的方式。

2.5 對來自380/220V交流干擾的抑制

不得將保護、控制、信號的直流回路與380/220V交流動力、照明、加熱回路共用一根電纜。380/220V交流回路應(yīng)單獨設(shè)端子排，如一定要與直流回路端子排放在一起，則交直流回路之間至少應(yīng)由2個空端子隔開。而保護屏、控制屏的屏后接線，應(yīng)將交直流回路的導(dǎo)線分別走線，不得將兩者的導(dǎo)線捆扎在一起。

2.6 對無線電干擾的抑制

超高壓變電所為削弱戶外高壓系統(tǒng)的無線電波的干擾，控制室及繼電保護室應(yīng)盡可能設(shè)電磁屏蔽網(wǎng)，在土建施工時埋入墻中，與土建結(jié)構(gòu)中的金屬構(gòu)件連接，可靠接入接地網(wǎng)中。同時應(yīng)限制在保護裝置附近使用無線通信設(shè)備。一般超高壓變電所都要制定相關(guān)制度，禁止攜帶對講機、手機等無線設(shè)備進入繼電保護室，消除了隱患。

3 對變電所抗干擾措施的建議

1）電纜溝的走向應(yīng)盡可能避免與高壓母線平行，電纜溝內(nèi)接地帶沿縱向敷設(shè)，且與主接地網(wǎng)連接。

2）電纜溝蓋板中的鋼筋、建筑物中的鋼筋以及各種金屬構(gòu)件，應(yīng)與接地網(wǎng)連接或接觸。主控室及繼電保護室的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋應(yīng)與變電所的接地網(wǎng)連接。

3）不同電平的回路不應(yīng)安排在一根電纜內(nèi)，48V及以下弱電回路不宜直接引到主控室外，且保護用電纜和電力電纜不應(yīng)同層敷設(shè)。

4）嚴禁在集成電路型及微機型保護裝置帶電的情況下插拔該裝置的插件。由于插拔帶電插件而引起保護受到干擾誤跳開關(guān)的實例，屢見不鮮。

5）每一組電流互感器和電壓互感器的二次側(cè)相線及中性線應(yīng)經(jīng)一根多芯電纜引到主控室。而電壓互感器的接成開口三角形的三次側(cè)接線應(yīng)由單獨的電纜引到主控室。

［1］國家電力調(diào)度通信中心.電力系統(tǒng)繼電保護實用技術(shù)問答[M].中國電力出版社，1997.