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1、综述110kV变电站二次回路抗干扰及预防措施吴引航摘要:随着微机技术的日臻完善，微机保护装置在电力系统中的应用越来越广泛。本文根据笔者多年的工作经验，着重分析了110kV变电站二次回路干扰的来源及传播途径及其：π，得出增强继电保护抗干扰能力的措施。关键词:二次回路抗干扰措施随着微机技术的日臻完善，微机保护装置在电力系统中的应用越来越广泛。虽然微机保护装置在动作速度、动作正确性以及运行可靠性和易用性等方面取得了令人瞩目的成绩，但是，目前110kV及以下电力系统中运行的一些微机保护装置只注意了装置硬件回路和软件的抗干扰措施，而对辐射磁场等的干扰，微机保护装置本身却存在着结构方面的不足。由于短路接

2、地故障、一、二次回路操作、雷击以及高能辐射等原因，在变电站的二次回路上将产生电磁干扰，干扰电压可通过交流电压及电流测量回路、控制回路、信号回路或直接高能辐射等多种途径窜入设备中，使二次回路上的微机保护装置经常发生误动、误发信号、错误指示断路器位置等情况，为此笔者就变电站二次回路存在的干扰以及应采取的抗干扰措施谈些看法。1变电站二次回路的干扰源变电站二次回路的干扰是指出现在二次回路上能产生不良作用的电信号，对继电保护装置的正常工作产生影响。处于同一电力系统中的电气设备,由于运行方式的改变、故障、开关操作等引起的电磁振荡会波及很多电气设备,使其工作性能受到影响甚至遭到破坏。从另一层面来讲,变电站本

3、身是一个强大的电磁干扰源,无论是在正常或是故障情况下,都会产生各种电磁干扰。二次回路的干扰源大致可分为以下几类:1.1交变磁场干扰变电站里的变压器、有大电流通过的电缆、电抗器和电容等的周围都有极强的交变磁场。在交变磁场中的二次设备，包括导线、网络通讯回路都会受到它感应，这些感应形成干扰电压进而导致二次设备运行异常。1.2.电网故障干扰电流接地系统发生单项接地时，变电站的接地电网中会流过故障电流。由于变电站地网的接地阻抗、设备接地线和地网均存在一定的阻抗，当故障电流流过时将会产生压降，造成变电站各点地电位有明显差别，从而在两端接地的电缆芯及多点接地的电缆屏蔽层中产生电流，对二次回路形成干扰。1.

4、3电容耦合干扰由于一次设备载流体对二次回路间存在电容，因此一次设备对二次电缆产生电容干扰。另外，在变电站内存在导线之间的相互耦合以及电源线与系统的耦合，这种电场耦合或磁场耦合也是干扰二次设备工作的原因之一。1.5自然干扰指大自然现象所引起的干扰以及来自宇宙的电磁波辐射干扰，如雷电、大气低层电场的变化等不可消除的干扰，其中雷电干扰最为严重。雷电不仅会造成二次电源模块的损坏，还会烧毁通讯口和输入模块。1.6静电干扰工作人员接触继电保护装置时，身上的静电将会对保护装置的元件产生破坏作用，造成装置不能正常工作。1.7直流回路干扰当操作控制回路的110V、220V电源时，会造成直流回路中电感线圈放电，产

5、生高频暂态电压，直接影响同一电源上的回路，同时也会通过电磁耦合对其他回路形成干扰。2二次回路中电磁干扰的途径变电站二次回路的电磁干扰途径通常可分为电场耦合、磁场耦合、电磁辐射、公共阻抗耦合四种。（1）电场耦合(电容耦合)在变电站中,电子设备之间分布着像补偿电容、耦合电容、电容式电压互感器等之类的电容元件,电场耦合是通过干扰源与二次回路之间的耦合电容,将干扰信号加到二次回路中来实现的。其耦合回路如图1所示。图1电场耦合方式图2磁场耦合方式（2）磁场耦合(电感耦合)当载流导体在其周围空间中产生交变的磁场时,则会在其周围的闭合电路中产生感应电势。磁场耦合产生的干扰电压是由于干扰源与二次回路之间存在互

6、感而引起的,耦合回路如图2所示。（3）电磁辐射干扰电磁辐射干扰是指强电系统产生的高频电磁辐射干扰。通过电磁波形式,干扰能量传播到弱电系统中从而产生干扰,随弱电系统电缆接方式的不同而形成共模或差模干扰。（4）公共阻抗耦合这是噪声源和信号源具有公共阻抗时的传导耦合,如雷击电流和短路电流流入地网,尽管接地网电阻很小,但毕竟不为零,这将使地电位升高,且接地网上不同点将出现地电位差。接在地网不同点的设备地电压将不同,为了防止公共阻抗耦合,应使耦合阻抗(接地网阻抗)趋于零,则地电位差也将趋干零,干扰电压将消失。由于地网电流的扩散性,远离电流入地点处的电流较小,地电位差也较小。实际上干扰源对二次回路的耦合是

7、非常复杂的,通常同一干扰源会以几种干扰途径对二次回路产生干扰。3二次回路的抗干扰措施要将二次回路的干扰影响降到最低限度,除了要装置内部硬件采取抗干扰外,现场二次回路采取抗干扰措施显得更为重要。抗干扰主要从三个方面入手:一是控制干扰源;二是降低干扰源与敏感设备的耦合程度;三是提高设备抗干扰能力。3.1一般二次回路抗干扰措施(1) 自然干扰源对变电站二次回路及设备的影响往往是较大的，特别是雷电干扰。以我局110kV龙旺站为例，在没有安装二次设备防雷器之前，曾发生过监控计算机及电话遭受雷击损坏的情况。在安装二次设备防雷器之后，较好的杜绝的此类情况的发生。从整个网区应用防雷器的情况看，效果也是比较好的

8、，大大减少了二次设备遭雷击损坏的概率。(2) 对于由开关场引入保护装置的交流电流、电压回路,信号回路,直流控制回路等电缆全部采用屏蔽电缆,如KVVP2-22、KYJVP、KXQ20等型号电缆。屏蔽层应采用电阻系数小的铜、铝等材料制成,而以前普遍使用的KVV等型号的钢带电缆均无屏蔽作用。(3) 屏蔽电缆的屏蔽层两端应可靠接地。在做电缆头之前,用1.52.5mm2的单股铜芯线在电缆两端的屏蔽层上紧紧缠绕10圈以上,并进行固定,然后再做电缆头,用热缩管封紧,将单股铜芯线的另一端可靠接地。保护屏处可接于屏底的接地小铜排上,开关机构处接于可靠的接地点上。(3) 对于模拟量输入回路的抗干扰,严格执行反措要

9、求。对电压互感器二次绕组(星形),三次绕组(开口三角形)的N相严格分开,由开关场引入控制室,在保护柜上由一点接地。对于几台同一电压等级电压互感器的N相分别引入控制室,并接到同一零相电压小母线经一点接地。对电流互感器的二次回路应有一个接地点,并在配电装置附近经端子排接地。对于有几组电流互感器连接在一起的保护装置,分别引入保护柜。在保护柜上经端子排一点接地。(4) 高压电缆不与控制电缆敷设在同一管道或同一沟道内,至少不得在同一电缆架上。(5) 低电平信息回路与电力回路,不采用公共的回程导线。由主控室敷设到开关场的回路,不得在开关处从装置的一个部件利用另一电缆的回程导线接到另一部件而形成回路。所有供

10、电及回程导线置于同一电缆中,避免由于环路布置形成的极大磁链产生很大的电磁感应。强电的馈线采取单独走线而不是与信号线混绑在一起;强信号线与弱信号线尽量避免平行走线,在有条件的地方努力成正交走线。（6）有交流电流、电压、直流电源等进线必须先接到抗干扰电容(该电容另一端接地)上，然后由电容的同一端子引出到继电保护回路中。这样可以过滤高频干扰成分，以免高频干扰信号直接进入到二次回路干扰保护装置。如图3所示。图 3 抗干扰电容接线3.2微机保护二次回路抗干扰措施从微机保护的装置硬件抗干扰的角度出发,可以有以下几点措施来抗干扰:隔离:为了抑制共模干扰,保护装置中与外界连接的线路如模拟量、输入输出开关量、数

11、字量和电源线等,经由光电隔离或隔离变压器隔离后再进入装置内部。其中光电隔离主要通过光电耦合器将外部开关量信号及开关量输出和内部电气回路进行隔离,隔离变压器主要通过专用变压器将数次的交流回路进行隔离。屏蔽:通过具有良好导电性能的金属构成的全封闭壳体来进行隔离和衰减电磁干扰,如微机保护的壳体,是将核心数字部件、A/D转换器等易受干扰的器件封闭在屏蔽壳体之内。常见的屏蔽方式有抑制寄生电容耦合干扰的电场屏蔽(如电压、电流变换器一、二次侧绕组之间隔离)和防止电磁耦合及感性耦合的磁场屏蔽等。接地:采用正确合理的接地方式是抑制干扰的主要方法。接地的处理要求可包括两个方面,一是装置外壳的接地要求,二是设置装置

12、内部的各种地要求。在微机保护系统中,信号接地是要通过将装置中的两点或多点接地点用低阻抗导体连在一起,为内部电路提供电位基准,尽量减少共模干扰和外磁场的干扰。滤波、退耦与旁路抑制横模干扰的主要方法是采用滤波和退耦电路。交流信号的输入通道都配备有抗干扰的作用的前置模拟低通滤波器。从抗干扰的角度来考虑,RC滤波器优于LC滤波器,因为RC滤波器是耗散式滤波器,把噪声能量变成热能耗散掉了,而LC滤波器则会产生附加的磁场干扰,所以不得不附加屏蔽罩来抗干扰。在电源系统中,对每个电路或每个组件都要采用退耦电路供电。4结语随着微机技术的日臻完善，微机保护装置在电力系统中的应用越来越广泛，极大地提高了电网的自动化水平。高压变电站、发电厂普遍存在着高强度电磁干扰，微机型保护装置的微电子元件所能承受的外界电磁干扰水平又较低。当外界干扰超过他们所承受能力时，装置将发生误动等故障，对变电站及整个系统的安全运行造成极大的：。因此，了解变电站干扰源，根据不同的干扰源，采取相应的抗干扰措施提高整套系统的可靠性已经势在必行。参考文献：1刘文君.变电站二次回路抗干扰的探讨J.科技资讯,2008,(30):100.2严锋.变电站二次回路抗干扰问题的探讨J.电气应用,2007,(2):3437.3贾红舟.变电站二次回路抗干扰问题浅谈J.广东电力,2005,18(10):1718.