摘要：随着电力系统电压等级的不断提高，为了确保变电站的运行安全、快速隔离各种故障，微机型继电保护装置等弱电设备在电力系统中获得了广泛的应用。然而在电力系统运行过程中，变电站数量众多的一次设备，以及可能出现的设备操作、系统故障等产生的电磁干扰，对二次系统的正常运行产生了较大的影响，使得继电保护装置可能会出现误动或其他故障，从而影响到整个电力系统的安全、稳定运行。基于上述原因，本文对变电站二次系统受到的干扰进行研究分析，找出影响保护装置正常运行的因素，并论述合理的预防措施。
关键词：变电站；二次系统；电磁干扰；预防
1 变电站二次系统电磁干扰的来源
1.1 设备操作干扰
电力系统的潮流处于时刻变化之中，必要时需要对系统中部分断路器和隔离开关进行正常的操作。在开关的开断处由于分合速度相对较慢，会产生电弧，电弧存在着一定的衰减周期，产生的电流电压脉冲会对二次回路产生长时间的干扰，如果处理不当，会给二次系统造成严重的威胁。操作隔离开关时，由于没有灭弧装置，使得在电弧数次熄灭重燃直至彻底熄灭的过程中产生电磁能量震荡，从而产生威胁二次系统正常运行的辐射电磁波以及感应磁场。
1.2 自然环境干扰
自然环境干扰，是指大自然中的自然现象例如雷电、大气低层电场的变化等所引起的干扰，其中雷电产生的雷电波对变电站二次系统带来的干扰最为严重，它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。雷电不会直接对二次系统产生干扰，而主要通过两条间接的途径干扰二次系统，一是有雷电雷击避雷针、避雷器时雷电流被导入接地网中，使得地网电位提高，从而干扰与地网相连的二次系统电缆；二是短时间内骤变的雷电流所感应出来的磁场产生的电磁波辐射，会使得二次系统使用的通信线路受到强烈的干扰。
1.3 系统故障干扰
变电站内高压设备发生短路接地时，变电站的接地电网会流过故障电流，使得在接地网上产生数值较大的电压降，对二次电缆等设备的绝缘构成威胁甚至击穿，或是当二次回路的接地点靠近故障设备时，在两端接地的电缆屏蔽层中产生电流，对二次回路形成干扰。
1.4 交变磁场干扰
在变电站大容量的电容器、电抗器、变压器等设备的周围都会感应出比较强的交变磁场，使得整个变电站处于一个较为复杂的电磁环境之中，在这样的电磁环境中，导线、网络通讯回路等二次设备都会受到磁场感应的影响，这些感应形成的干扰影响了二次设备的正常运行。
2 针对电磁干扰采取的预防措施
2.1 合理设计保护装置箱体
《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》中明文规定，集成电路及微机保护屏宜采用柜式结构，保护本身必须可靠接地。这种结构的保护装置具有一定的屏蔽能力，但是如果保护装置的箱体存在不连续性，那么屏蔽效果会有所降低，比如缝隙、电缆穿入和孔，从而为电磁场耦合提供了路径和可能性。电磁场耦合效果与孔、缝的尺寸以及干扰信号的波长有关。一般而言，随着孔、缝尺寸的增大，耦合效果也愈发明显。实验表明，应尽量避免尺寸大于l/20的开口（l为波长，波长应取最高干扰频率对应的值）。
2.2 降低一次设备对二次系统的干扰
首要的就是对电缆进行屏蔽。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在开关场高压导线周围敷设的二次回路电缆，在没有实施屏蔽的情况下，一次回路或其他干扰源会对二次电缆产生耦合作用，使得二次电缆中出现干扰信号。但是在电缆使用金属外皮作为屏蔽，并且将金属外皮接地的情况下，容性耦合和感性耦合都能得到很好的抑制。基于这一思路，有关章程规定，电缆屏蔽层应采用双端接地方式，即电缆屏蔽层的两端在开关场和控制室同时实现接地。再者，使电流互感器、电压互感器的接地电阻尽可能小，以降低高频电流流入时出现的电位差，同时可以使得接地网具有低阻抗特征，降低变电站内部地电差位，从而减轻一次设备接地电阻对二次回路的干扰。
2.3 降低雷电对二次系统的干扰
变电站附近有落雷时，会在电缆沟的地线中产生雷电流，对此，可考虑采用敷设与地线平行的地线以分流雷电流，以达到降低雷电感应产生的过电压。此外，将雷电流流入电网的地点选择在地网的中心，能够将雷电流入地点电位以及流经接地导体的电流降低一半，以达到减轻干扰的效果。
2.4 合理设计并敷设变电站地网
为实现上述二次系统抗干扰措施，需要合理设计并敷设变电站接地网。在主控室、继电保护室等大量装设继电保护装置的室内空间，要构架和主接地网绝缘、相对独立的二次系统接地网。这个接地网要根据保护屏柜的走向和位置，在屏柜下方的电缆层内，用截面积不小于100mm2的专用接地铜排连接而成，并通过截面积不小于100mm2的铜缆与主接地网一点连接。如果不与主接地网一点连接，会使得接地网接地电阻无法达到设计要求；如果与主接地网的连接点大于一个，当主接地网出现电位不平衡时，会将不平衡的电位引入二次系统接地网，从而干扰二次设备的正常运行。
对于10kV高压室中安装有10kV保护装置的情况，要安装截面积不小于100mm2的专用接地铜排，并以截面积不小于100mm2的铜缆与主接地网一点连接，同时以截面积不小于100mm2的铜缆与主控室、继电保护室的二次接地网可靠连接。
此外，变电站室外存在二次电缆的地方亦要构架二次接地网，例如开关端子箱、机构箱等。为此，要在室外所有的二次电缆沟内，在电缆支架上使用截面积不小于100mm2的接地铜排连接组成。该接地网在其各个末端处各自通过截面积不小于50mm2的铜缆与主接地网可靠相连。需要注意的是，室外二次接地网和主接地网的连接点，应当尽量远离并联电容器、CVT等可能会被击穿的设备以及避雷针、避雷器的接地点，和大电流流入主接地网的地点相距15米以上。另外，该接地网进入室内后，采用截面积不小于100mm2的铜缆可靠连接室内二次系统接地网。
3 结论
总而言之，变电站的抗干扰工作是一项较为复杂的工程，需要考虑现场的实际情况，并根据出现的问题采取相应的预防措施。在设计施工中，应了解系统的抗干扰能力，合理安排布局变电站的一次和二次设备。电磁干扰的出现是不可避免的，但分析其中的规律，并采取相应的抗干扰措施，就可以减少电磁干扰带来的影响，确保电力系统安全、稳定、可靠的运行。
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论文作者:梁杉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第6期
论文发表时间:2018/7/9
标签：变电站论文; 干扰论文; 系统论文; 雷电论文; 电缆论文; 设备论文; 截面论文; 《电力设备》2018年第6期论文;