变电所二次回路的抗干扰问题

【摘 要】变电所二次回路的抗干扰问题越来越突出，本文介绍了变电所二次回路干扰电压的来源及其它有关因素，阐述了如何有效抑制二次回路干扰电压，从而制定出有针对性的抗干扰措施，确保变电所的安全稳定运行。

【关键词】二次回路干扰;来源;抑制;措施

0 引言

在变电所中，一次回路电压高，电流大，暂态电压的幅值也很高，持续时间比较长，对二次回路造成的电磁威胁也就更大。特别是由于电子器件构成的设备越来越多，与以往的电磁式设备相比，其抗干扰能力又有了明显的下降，这就使得变电所二次回路的抗干扰问题变得更加突出，引起设计、施工、试验和运行部门的高度重视。

要抑制二次回路的干扰电压，首先就要初步了解二次回路电压的来源及其它有关因素，然后制定出针对性的抗干扰措施。

1 变电所二次回路干扰电压的来源

二次回路中的干扰电压主要来源于一次回路和二次回路本身。一次回路对二次回路的干扰，主要产生在一次系统的暂态过程和不对称运行时。而二次回路自身产生的干扰，主要是由于继电器或接触器的触点断开电感元件而引起的暂态干扰电压。此外，380/220V交流系统，无线电干扰也会在二次回路中产生干扰电压，同样不能忽视。下面对各种干扰电压的来源作详细解释：

1）一次回路中产生的干扰电压主要通过以下途径作用于二次回路：①一次设备和二次设备之间的静电耦合，包括一次母线和二次电缆之间的静电耦合以及互感器一次绕组和二次绕组之间的静电耦合;②一次回路和二次回路之间的电磁耦合，包括一次母线和二次电缆之间的静电耦合以及互感器一次绕组和二次绕组之间的电磁耦合;③地电位的不均匀升高，因在大电流接地系统中，一次系统发生接地短路或避雷器动作时，都会有大的电流流入变电所的接地网，再通过接地网散掉，使得接地网中电流流入点和其他地方的电位不同，这一电位差也将对二次回路产生干扰。

（1）静电耦合

通过静电耦合到二次回路的干扰电压，实质是经由二次回路的对地阻抗即所谓的共模阻抗和干扰源（一次回路）与二次回路间的耦合阻抗而加到二次回路的。

（2）电磁耦合

电磁耦合产生的干扰电压，是由于一次回路和二次回路之间存在互感而引起的。干扰电压大小与一、二次回路间的互感阻抗、干扰源电流的大小、电流的频率以及一、二次回路的相对位置有关。而一、二次回路间的互感阻抗，与控制电缆和干扰源导线平行段的长度及同一回路的两根电缆芯与一次导线的距离之比有关。此干扰电压足够大时，可能导致有关设备的误动作或二次回路的绝缘击穿，产生严重的后果。

（3）地电位差

当大电流接地系统发生单相接地短路时，变电所的接地网中流过故障电流。此电流流经接地体的阻抗时会产生电压降，使得变电所内各点的的电位有较大的差别。在同一回路中有不同的接地点并且分布在变电所的不同区域时，各接地点间的的电位差就会在连接的电缆芯中产生电流。此外，地电位差也能在两端接地的电缆芯和多点接地的电缆屏蔽层中产生电流，使电缆芯线中产生干扰电压。

2）二次回路自身产生的干扰电压

二次回路自身产生的干扰电压，主要来源于二次回路中所接的电感元件，即继电器或接触器的线圈。当由接点断开继电器或接触器的线圈电源时，由于电感元件的电流不能突变，就产生反电动势，会使接点不容易灭弧，从而产生宽频谱的干扰波，其高频频率可高达50M赫兹。该干扰电压幅值与线圈的工作电压、工作电流及电感量的大小有关。

3）变电所380/220V交流对控制、保护回路的干扰

变电所的380/220V交流系统大半用于动力、照明、加热回路，原则上与控制、保护回路应该没有什么联系。如设计时不注意，致使交流回路与直流回路间距离很近，就会产生较大的互感，则50Hz的交变电流或一次高压回路在380/220V交流系统中产生的电磁干扰，就会通过互感，在直流回路中产生干扰电压。

4）无线电干扰

变电所内的无线电干扰主要来自高压电气设备的电晕放电，通信设备发射的高频电磁信号等。对于来自高压电气设备的无线电干扰，通常现场可通过电磁屏蔽措施来进行预防。目前，无线电干扰对二次回路构成的威胁主要来自于无线对讲机。曾经在变电所现场多次发生过，在集成电路保护调试时，因无线对讲机距离保护屏太近，引起集成电路保护装置误动作。这其中的教训十分深刻，变电所一定要杜绝类似事故的发生。

2 变电所二次回路干扰电压的抑制

2.1 对静电耦合的抑制

（1）采取静电屏蔽。变电所中普遍采用了带屏蔽的控制电缆，用它作为减小干扰电压的有效措施。现场的实测结果证明，减小屏蔽层的阻抗能有效的降低电缆芯上的耦合电压。所以，在变电所中，如能采用管状的、具有一定厚度且由低电阻率材料构成的屏蔽层，较编织或带绕的屏蔽层具有更好的屏蔽作用。而为了减小屏蔽层阻抗，还可以采取屏蔽层多点有效接地，设置分流导线等措施。

（2）增大耦合阻抗。由前述的二次回路干扰电压U′=Z1*U/（Z1+Z2）可知，在相同的干扰源电压U下，增大耦合阻抗Z2可减小二次回路的干扰电压U′。而耦合阻抗实际上就是一、二次回路间的容抗。所以只要设法减小一、二次回路间的等值电容，就可以增加Z2，从而抑制了干扰电压。

（3）充分利用变电所中的自然屏蔽物。在控制电缆敷设的路径上或二次设备的安装现场，有很多自然屏蔽物，如电缆沟盖板中的钢筋、建筑物中的钢筋以及各种金属构件等，都是很好的自然屏蔽物。只要在施工中注意将它们与变电所的接地网连接起来，就变成了很好的静电屏蔽物。

2.2 对电磁耦合的抑制

（1）采取电磁屏蔽。在干扰源和二次回路之间设置电磁屏蔽物，使感应磁通不能进入二次回路，这样也可以削弱二次回路的干扰电压。

（2）减小互感的阻抗。减小互感阻抗就能减小由于电磁感应在二次回路上产生的干扰电压。

2.3 由地电位差产生的干扰电压的抑制

在大电流接地系统发生接地短路时，变电所内各点地电位的不同，将会在两端接地的电缆屏蔽层和两端接地的电缆芯中产生电流。为了防止地电位差在电缆芯中产生电流，在二次回路设计时，应避免电缆芯线与接地网形成闭合回路。因此，要做到在由电气连接的回路中只能由一个接地点。

2.4 对二次回路自身产生的干扰电压的抑制

一般可采用接触器或中间继电器线圈两端并联电容或二极管的方法。当启动接触器或中间继电器触点返回时，线圈所产生的反电势通过电容或二极管形成回路吸收掉，以保护该触点不断弧，从而抑制二次回路自身产生的干扰电压。在实际应用中采用中间继电器线圈两端并联“二极管串电阻”的方式。

2.5 对来自380/220V交流干扰的抑制

不得将保护、控制、信号的直流回路与380/220V交流动力、照明、加热回路共用一根电缆。380/220V交流回路应单独设端子排，如一定要与直流回路端子排放在一起，则交直流回路之间至少应由2个空端子隔开。而保护屏、控制屏的屏后接线，应将交直流回路的导线分别走线，不得将两者的导线捆扎在一起。

2.6 对无线电干扰的抑制

超高压变电所为削弱户外高压系统的无线电波（下转第216页）（上接第204页）的干扰，控制室及继电保护室应尽可能设电磁屏蔽网，在土建施工时埋入墙中，与土建结构中的金属构件连接，可靠接入接地网中。同时应限制在保护装置附近使用无线通信设备。一般超高压变电所都要制定相关制度，禁止携带对讲机、手机等无线设备进入继电保护室，消除了隐患。

3 对变电所抗干扰措施的建议

1）电缆沟的走向应尽可能避免与高压母线平行，电缆沟内接地带沿纵向敷设，且与主接地网连接。

2）电缆沟盖板中的钢筋、建筑物中的钢筋以及各种金属构件，应与接地网连接或接触。主控室及继电保护室的钢筋混凝土结构中的钢筋应与变电所的接地网连接。

3）不同电平的回路不应安排在一根电缆内，48V及以下弱电回路不宜直接引到主控室外，且保护用电缆和电力电缆不应同层敷设。

4）严禁在集成电路型及微机型保护装置带电的情况下插拔该装置的插件。由于插拔带电插件而引起保护受到干扰误跳开关的实例，屡见不鲜。

5）每一组电流互感器和电压互感器的二次侧相线及中性线应经一根多芯电缆引到主控室。而电压互感器的接成开口三角形的三次侧接线应由单独的电缆引到主控室。

【参考文献】

[1]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术问答[M].中国电力出版社，1997.