浅析变电站抗电磁干扰的措施

浅析变电站抗电磁干扰的措施

作者：侯德明

来源：《价值工程》2010年第16期

摘要:本文从变电站综合自动化系统可靠运行的重要因数出发,阐述了变电站综合自动化系统安全运行的重要性,从而得出了防止变电站综合自动化系统抗电磁干扰的具体措施。 Abstract: From the important factors of the safe operation of substation integrated automation system, the importance of the safe operation of substation integrated automation system was discribed and this paper gets concrete measures to prevent anti-electromagnetism interference of substation integrated automation system.

关键词:变电站;综合自动化系统;抗电磁干扰;抑制;措施

Key words: substation;integrated automation system;anti-electromagnetism interference;restrain;measure

中图分类号:TM63文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)16-0116-01 0引言

电磁干扰信号能够通过各种途径以传导或辐射的方式耦合至变电站的一次系统和二次系统。在变电站的一次、二次系统整体设计中,按规定的电磁兼容标准进行电磁兼容设计是预防出现电磁干扰的一个基本要求。所谓电磁兼容,是指电气或电子设备或系统能够在规定的电磁环境下不因电磁干扰而降低工作性能,它们本身所发射的电磁能量不影响其他设备或系统的正常工作,从而达到互不干扰,在共同的电磁环境下执行各自功能的共存状态。另一方面,二次设备本身还会因发射电磁波而污染环境。因此,应对一次和二次系统的电磁兼容进行经济和技术上的统一考虑。电磁环境是千变万化的,要真正在整体上达到电磁兼容,保证一、二次设备运行的可靠性,需要根据具体情况,灵活采用各种技术和措施。抗干扰应针对电磁干扰的三要素即干扰源、传播途径和电磁敏感设备进行,可采取相应的技术措施,消除或抑制干扰源;切断电磁耦合途径;降低装置本身对电磁干扰的敏感度等措施。 1抑制干扰源

外部干扰源是变电站综合自动化系统以外产生的,无法消除,但这些干扰往往是通过连接导线由端子串入自动化系统的,因此可以从以下两方面抑制外部干扰源。

1.1 屏蔽①变电站综合自动化系统的机柜和机箱采用铁质材料,以实现对电场和磁场的屏蔽,在电场较强的场合,还可以考虑在铁壳内加装铜衬里。②机箱或机柜的输入端子上对地接一耐

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

高压的小电容,可抑制外部高频干扰。由于干扰都是通过端子串入的,当高频干扰到达端子时通过电容对地短接,避免了进入自动化系统内部。③综合自动化系统中的测量和微机保护或自控装置所采用的各类中间互感器的一、二次绕组之间加设屏蔽层,这样可起电场屏蔽作用,防止高频干扰信号通过分布电容进入自动化系统的相应部件。④自动化系统与一次设备的连接采用带有金属外皮(屏蔽层)的控制电缆,电缆的屏蔽层两端接地,对电场耦合和磁场耦合都有显著的削弱作用,一般可将感应电压降低至不接地时的1%以下。

1.2 减少强电回路的感应耦合为了减少变电站一次设备对综合自动化系统的感应耦合,可采取以下方法:①高压母线是强烈的干扰源,因此,增加控制电缆和高压母线之间的距离并尽可能减少平行长度,是减少电磁耦合的有力措施。避雷器和避雷针的接地点、电容式电压互感器、耦合电容器等是高频暂态电流的入地点,控制电缆应尽可能离开它们,以减少感应耦合。②电流互感器引出的A、B、C三相线和中性线应在同一根电缆内,避免出现环路。③电流和电压互感器的二次交流回路电缆从高压设备引至综合自动化装置安装处时,应尽量靠近接地体。减少进入这些回路的高频瞬变漏磁通。 2接地

接地是变电站一次、二次设备电磁兼容的重要措施之一,也是变电站综合自动化系统抑制干扰的主要方法。在变电站设计和施工过程中,如果把接地和屏蔽很好的结合起来,能够解决大部分干扰问题。①一次系统接地。一次系统接地对二次回路的电磁兼容有重要影响。如果接地合理,可以减少开关场内的高频瞬变电压值,特别是减少地网中各点的瞬变电位差,这样可明显减少对二次系统的电磁干扰。②二次系统接地。二次系统接地分为安全接地和工作接地两种。安全接地也称为保护接地,主要是为了避免工作人员在设备损坏或者绝缘降低的时候有触电的危险。安全接地的接地网通常就是一次设备的接地网。接地线要尽量短和可靠,以降低可能出现的瞬变过电压。工作接地是为了给电子设备或微机保护测控装置一个电位基准,保证其可靠运行,防止地环流引起的干扰;接地线还可作为各级电路之间信号传输的返回通路。 3隔离

采取良好的隔离和接地措施,可显著减少干扰传导侵入。在变电站综合自动化系统中,隔离措施一般有以下几种。①模拟量的输入。变电站综合自动化系统采集的模拟量,大多数都来自一次系统的电压互感器和电流互感器。这些互感器均处于强电回路中,模拟量不能直接输入至自动化系统,必须经过设置在自动化系统各种交流输入回路中的小型中间变压器进行隔离。这些隔离变压器一、二次之间必须有屏蔽层,而且屏蔽层必须接安全地。所有模拟量都经光电隔离单元隔离后再送入主机,从而使微机内外系统的电源接地线在电气上完全隔离,提高系统的抗干扰能力。②开关量的输入与输出。变电站综合自动化系统输入的开关量主要有断路器、隔离开关的辅助触电和主变压器分接头位置等,输出的开关量大多数也是对断路器、隔离开关和主变压器分接开关的控制。③其他隔离措施。进行二次回路布线时,应考虑用隔离的方法尽量减少互感耦合,避免干扰由互感耦合侵入。强、弱信号不应使用同一根电缆;信号电缆应尽可能避开电力电缆,尽量增大与电力电缆的距离,并尽量减少其平行长度。

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

4滤波

滤波是抑制变电站综合自动化系统模拟量输入通道传导干扰的主要手段之一。模拟量输入通道受到的干扰有差模干扰和共模干扰两种,对于串入信号回路的差模干扰,采用滤波的方法可以有效地消除。因此,各模拟量输入回路都需要先经过一个滤波器,以防止频率混叠。滤波器能很好地吸收差模浪涌。如果差模干扰信号的频率比被测信号频率高,则采用低通滤波器;若低,则采用高通滤波器;若恰好落在被测信号频率附近,则采用带通路滤波。滤波器在阻带范围内要具有足够高的衰减量,将传导干扰电平降低到规定的范围内。对传输的被测信号的损耗,以及对电源工作电流的损耗均应降到最低程度。 5电源的抗干扰措施

变电站综合自动化系统中,尤其是在交流供电系统中,电网的冲击,电压和频率的波动都将直接影响到微机系统运行的可靠性和安全性。因此,对交流供电系统采取必要的抗干扰措施是非常重要的。可安装隔离变压器、采用电源滤波器、采用不间断电源UPS及采用氧化锌压敏电阻等措施。在实际应用中可根据实际情况,如计算机承担任务的重要性,供电电源的干扰环境等,选用其中一、二种措施。