升压站二次系统电磁干扰的防护技术探讨(论文).doc

前言出于运行方式灵活的需要，许多发电厂在厂内设置由高压配电装置、高压母线、变压器、传输线等组成的升压站，其相应的网络控制、保护、远动等设备构成了升压站二次系统。升压站工频电磁场、开关操作、雷击、接地等瞬态电磁过程会对二次系统造成较大的电磁干扰，影响敏感设备的正常工作。笔者结合多年发电厂电气设计工作经验，对升压站电磁干扰问题及其防护技术进行简要分析。1、电磁干扰的类型发电厂升压站的主要电磁干扰源为高压运行设备的工频电磁场、高压开关操作、雷击以及系统接地等，它们通过不同的形式和途径对受干扰的设备施加影响。（1）高压运行设备。载有工频电流的发电机、变压器、配电装置和导线周围会形成感应电磁场，其电磁波的释放会对周边形成干扰；另外，恶劣气候下导线上的电晕放电、连接不紧密的金属部件之间的放电、污秽外绝缘表面的局部放电等，都可能成为干扰源。（2）高压开关操作。进行高压隔离开关切开空载长线路或变压器、线路断路器分合操作、投切电容器组等操作时，开关触头间将产生复杂的电弧过程，如预击穿、重击穿等，并在被断开或充电的设备上产生一系列高频电压。这些电压波形中包含多种频率分量的衰减振荡波，并通过电流互感器、电压互感器等元件直接耦合到二次回路中1。高频电压会在二次回路中形成快速瞬变的电脉冲群，此类脉冲一般不会直接损坏二次设备，而是影响设备的端口，造成逻辑混乱、程序错误甚至装置误动作2。（3）雷击。雷电是一种极为强烈的电磁暂态过程。雷电流波形多呈负极性，雷击初瞬就很快上升至峰值，然后又呈缓慢下降姿态，波前、波尾时间都呈统计性分布，并在较大范围内变动。雷电波以直击雷或感应雷的形式，直接影响配电设备或沿线路侵入站内设备。除了直接作用于一次设备外，雷电波还可以通过一、二次系统间的各种耦合途径（主要是电流、电压互感器）或接地网进入二次回路，形成雷击电压或电流脉冲（对于阻抗很高的受影响设备为电压脉冲，对阻抗很低的设备为电流脉冲）。（4）系统接地故障。如果升压站内发生系统单相接地短路，故障电流经接地点流入地网，可能导致接地点乃至整个地网的电位升高。如果二次回路和接地网的连接点靠近大电流的入地点，则电位随之升高，在二次回路中造成很大的共模干扰电压。据武汉高压研究所研究，变电站内高压母线单相接地时，二次电缆芯线电压可从几十伏到近十千伏，且暂态电压远超稳态，频率约为几千赫兹到几百千赫兹3。2、电磁干扰的防护目前，发电厂升压站内广泛采用高度自动化的电力网络集中监控系统进行信息采集和控制，保护设备均采用微机型保护，这些设备容易受到各种形式的电磁干扰的影响，需要采取全面可靠的防护手段，提高电磁兼容能力。从防护层次来说，主要包括对于干扰源传输通道的抑止和降低二次设备自身的干扰敏感度两类方法。360期刊网/（1）传输通道的抑制。从前文可以看出，外部干扰源可以通过对二次设备及电缆的感应以及在二次回路中的耦合来影响二次系统。对于感应型干扰（包括干扰源的辐射干扰以及二次电缆之间的感应干扰等），应当考虑对二次设备和电缆采取屏蔽措施，阻碍感应电压的影响。具体措施为：第一，采用屏蔽电缆。对于跨越开关场地、跨越室内配电装置以及距离较远的控制电缆，应当采用屏蔽型电缆，屏蔽电缆的屏蔽线应当采用一点接地，不得采用两侧接地，避免形成地线环流；如果屏蔽电缆的两端分别位于开关厂和电子设备间内，其电缆外皮可以采用两侧接地，以限制感应电压的强度。第二，采用屏蔽外壳。对于二次装置，应当采用导电性能良好的铁磁性材料制作设备外壳，或安装在以此材料制造的机箱、机柜内，可有力遏制工频电磁场对于二次设备的影响。对于在配电装置场地安装的二次设备，如主变压器冷却风机控制器、数显表计等，应尽量选择综合集成的整体装置，避免采用独立分散的二次元件搭接回路。第三，采用合理的电缆敷设方式。在敷设电缆时，应避免不同的二次回路同缆敷设，避免不同电压等级的电缆同层敷设，避免跨越较多的配电装置场地和构筑物。【论文范文】对于传导型干扰，应当采取措施，减少外部干扰源对于二次回路的耦合。其做法有：第一，铺设全厂统一的等地位接地网。目前，在大中型发电厂中，在场地允许的情况下，一般都考虑铺设全厂一致、特性良好的等电位接地铜网，将开关场地、电子设备间、主厂房等置于同一个零电位基础上，减小由于系统接地故障、雷电等引起的地电位的波动，限制差模干扰。第二，合理进行一次设备设计。在防雷设计中，可以通过对避雷针、避雷器和避雷线的合理配置，减少雷击过电压在一次系统中的传播，进而减少对二次系统的耦合过电压；在互感器设计中，应充分了解互感器的特性和形式，灵活采用暂态响应良好和不良好的设备，快速反应或迟滞高频电压、电流在二次侧的耦合。第三，在二次回路中采用合理的滤波措施，通过阻容和感容去耦网络隔离电路和电源，消除电路之间的耦合，避免干扰信号进入电路。近来，国内提出还可以在电子信息设备电源入口处加装专用的电涌保护器4。（2）降低二次设备敏感度。在抑制干扰源头的同时，还应该采取措施降低二次设备的电磁干扰敏感度。目前升压站的二次设备的构成均以集成电路为基础，因此PCB 设计的合理性对于降低设备的易扰程度具有关键作用。通过合理设置保护元件、设置信号滤波、处理空闲管足、采用差分传输电路、采用隔离电路、抑制尖脉冲、合理设置复位信号、采用可靠的时钟信号、输出保持、冗余设计、信号跟踪等方式，能够有效地提高电磁兼容性，限于篇幅，此处不进行展开讨论。3、结语发电厂升压站是连接电厂与电网的