變電所高頻保護(hù)抗干擾問題的探討
1 引言
高頻保護(hù)是以輸電線載波通道作為通信通道的線路縱聯(lián)保護(hù)。當(dāng)前隨著電網(wǎng)容量的增大、系統(tǒng)電壓的升高，各類電磁干擾現(xiàn)象比較嚴(yán)重。由于輸電線路是高頻通道的一部分，所以高壓系統(tǒng)的斷路器操作、短路故障和遭受雷擊等引起的電壓，就可能對高頻收發(fā)訊機(jī)產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致高頻保護(hù)誤動作。所以，了解各類干擾源，采取相應(yīng)的抗干擾措施至關(guān)重要。
2 干擾源
(1)高壓隔離開關(guān)和斷路器的操作。這些操作可能在母線或線路上引起含有多種頻率分量的衰減震蕩波，母線(或電氣設(shè)備間的連線)相當(dāng)于天線，將暫態(tài)電磁場的能量向周圍空間輻射，同時通過連接在母線或線路上的測量設(shè)備直接耦合至二次回路。斷路器操作產(chǎn)生的電磁干擾頻率一般為0.1～80mhz，每串電磁干擾波的持續(xù)時間為10μs～10ms。
由理論分析和實(shí)測數(shù)據(jù)可得出如下規(guī)律：①暫態(tài)電磁場的幅值隨電壓等級的增高而增高，主導(dǎo)頻率隨電壓等級增高而降低。②與隔離開關(guān)操作相比，斷路器操作所引起暫態(tài)電磁場的幅值小，主導(dǎo)頻率高、脈沖總數(shù)少。③快速隔離開關(guān)比慢速隔離開關(guān)產(chǎn)生的暫態(tài)重復(fù)頻率低、持續(xù)時間短。慢速隔離開關(guān)一次操作中可能產(chǎn)生上萬個脈沖，而快速隔離開關(guān)只產(chǎn)生幾十個脈沖。
(2)雷擊線路、構(gòu)架和控制樓。直接雷擊到戶外線路或構(gòu)架，會有大電流流入接地網(wǎng)，二次電纜的屏蔽層在不同的接地點(diǎn)接地時，就會因地網(wǎng)電阻的存在而產(chǎn)生流過屏蔽層的暫態(tài)電流，從而在二次電纜的心線中感應(yīng)出干擾電壓，線路感應(yīng)的過電壓也會通過測量設(shè)備引入二次回路。由雷擊變電所在二次回路中產(chǎn)生的干擾電壓可高達(dá)30kv，其頻率可達(dá)幾兆赫。
(3)系統(tǒng)短路故障。系統(tǒng)短路故障與雷擊構(gòu)架一樣會引起地網(wǎng)電位的升高，從而在二次電纜中引起干擾電壓。變電所內(nèi)高壓母線單相接地時，在二次電纜心線上產(chǎn)生的干擾電壓可以從幾十伏到近萬伏，暫態(tài)干擾電壓的頻率約千赫到幾百千赫。
(4)靠近高壓線路受其工頻電磁場作用。這對于電子束類的顯示設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾是十分明顯的。在戶外變電所中，高壓線路或匯流排會產(chǎn)生工頻電磁場。一般而言，電壓等級越高，產(chǎn)生的電場也越大，但磁場相反減小。
(5)局部放電產(chǎn)生頻率較高的電磁輻射，可能在電子設(shè)備的線路中引起電磁干擾。
(6)二次回路中的開關(guān)操作。由于感性負(fù)載的存在，在二次回路的信號電源端口以及控制端口產(chǎn)生快速瞬變的脈沖干擾。由于電磁電器的大量使用，在二次回路自身工作時會產(chǎn)生中等頻率的振蕩暫態(tài)電壓。
3 抗干擾措施
(1)通道入口處加裝串聯(lián)電容。高頻閉鎖式保護(hù)的原理是線路本側(cè)收到對側(cè)信號且對側(cè)停信時，由"收訊輸出"給出保護(hù)動作的一對接點(diǎn)信號，該過程中高頻信號存在大約5ms的間斷，此間斷將作為出口動作的判據(jù)。在廣州白云供電局所屬的某220kv線路曾發(fā)生過區(qū)外故障時，由于干擾產(chǎn)生間斷導(dǎo)致保護(hù)誤動作的事故，為防止類似情況的發(fā)生，應(yīng)在通道入口處電纜心線內(nèi)串接0.1μf電容，可有效地起到抗間斷作用，取消ybx系列收發(fā)訊機(jī)線路濾波器輸出中的放電管。
(2)裝置可靠接地。由于變電所的接地網(wǎng)并非實(shí)際的等電位面，因而在不同點(diǎn)之間會出現(xiàn)電位差，當(dāng)較大的接地電流注入接地網(wǎng)時，各點(diǎn)之間可能有較大的電位差，如果同一個連接的回路在變電所的不同點(diǎn)同時接地，地網(wǎng)地電位差將竄入該連通地回路，造成不應(yīng)有地分流。在有些情況下，還可能將其在一次系統(tǒng)并不存在的地電壓引入繼電保護(hù)裝置的檢測回路中，或者因分流引起保護(hù)裝置在故障過程中拒動或者誤動，所以對于微機(jī)保護(hù)裝置來說，保護(hù)屏必須要求可靠接地，而高頻保護(hù)也應(yīng)按部頒要求加裝接地銅排或銅絞線(線徑不小于100mm2)，以保證裝置在故障情況下的可靠判斷。
(3)限制過電壓對裝置的影響。為防止雷擊時產(chǎn)生過電壓，可在通道入口處并聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娙荩捎陔娙菥哂袃啥穗妷翰荒芡蛔兊男再|(zhì)，當(dāng)靜電感應(yīng)產(chǎn)生的過電壓出現(xiàn)時，首先要向并聯(lián)電容充電。隨著充電過程的進(jìn)行，副邊電壓才會慢慢升起來，由于靜電感應(yīng)過電壓一般出現(xiàn)的時間都很短，并聯(lián)電容兩端電壓(即副邊電壓)還沒有升到足夠高時，過電壓已消失，這樣就能大大限制地電壓對高頻收發(fā)訊機(jī)的侵害。
(4)高頻位置停信加裝手合繼電器延時閉合接點(diǎn)。當(dāng)空載線路手動合閘時，由于線路的分布電容，將產(chǎn)生較大的電容電流，此電流有時會達(dá)到高頻保護(hù)的啟動值，此時會造成高頻保護(hù)誤動，導(dǎo)致線路合不上斷路器。為防止此類現(xiàn)象的發(fā)生，可在送電側(cè)斷路器保護(hù)裝置對位置停信略帶延時，使位置停信延時停信，所以應(yīng)將手合繼電器的一對常閉接點(diǎn)(延時斷開，瞬時閉合)串入裝置的位置停信回路中，對裝置進(jìn)行高頻保護(hù)閉鎖。
(5)相-相耦合方式中，高頻差接網(wǎng)絡(luò)必須可靠接地。
4 結(jié)束語
除上述情況外，要保證高頻收發(fā)訊機(jī)正常可靠運(yùn)行，還必須要在現(xiàn)場調(diào)試中注意幾點(diǎn)：①試驗(yàn)設(shè)備必須校零，選檔正確。②調(diào)試插件內(nèi)的可調(diào)變阻器應(yīng)使用無感工具。③在通道進(jìn)行對調(diào)時，多次準(zhǔn)確記錄收發(fā)訊值。④調(diào)試功放插件中的元件功放管不可在過載狀態(tài)下工作。⑤高頻電纜同收發(fā)訊機(jī)阻抗匹配。
高頻保護(hù)是以輸電線載波通道作為通信通道的線路縱聯(lián)保護(hù)。當(dāng)前隨著電網(wǎng)容量的增大、系統(tǒng)電壓的升高，各類電磁干擾現(xiàn)象比較嚴(yán)重。由于輸電線路是高頻通道的一部分，所以高壓系統(tǒng)的斷路器操作、短路故障和遭受雷擊等引起的電壓，就可能對高頻收發(fā)訊機(jī)產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致高頻保護(hù)誤動作。所以，了解各類干擾源，采取相應(yīng)的抗干擾措施至關(guān)重要。
2 干擾源
(1)高壓隔離開關(guān)和斷路器的操作。這些操作可能在母線或線路上引起含有多種頻率分量的衰減震蕩波，母線(或電氣設(shè)備間的連線)相當(dāng)于天線，將暫態(tài)電磁場的能量向周圍空間輻射，同時通過連接在母線或線路上的測量設(shè)備直接耦合至二次回路。斷路器操作產(chǎn)生的電磁干擾頻率一般為0.1～80mhz，每串電磁干擾波的持續(xù)時間為10μs～10ms。
由理論分析和實(shí)測數(shù)據(jù)可得出如下規(guī)律：①暫態(tài)電磁場的幅值隨電壓等級的增高而增高，主導(dǎo)頻率隨電壓等級增高而降低。②與隔離開關(guān)操作相比，斷路器操作所引起暫態(tài)電磁場的幅值小，主導(dǎo)頻率高、脈沖總數(shù)少。③快速隔離開關(guān)比慢速隔離開關(guān)產(chǎn)生的暫態(tài)重復(fù)頻率低、持續(xù)時間短。慢速隔離開關(guān)一次操作中可能產(chǎn)生上萬個脈沖，而快速隔離開關(guān)只產(chǎn)生幾十個脈沖。
(2)雷擊線路、構(gòu)架和控制樓。直接雷擊到戶外線路或構(gòu)架，會有大電流流入接地網(wǎng)，二次電纜的屏蔽層在不同的接地點(diǎn)接地時，就會因地網(wǎng)電阻的存在而產(chǎn)生流過屏蔽層的暫態(tài)電流，從而在二次電纜的心線中感應(yīng)出干擾電壓，線路感應(yīng)的過電壓也會通過測量設(shè)備引入二次回路。由雷擊變電所在二次回路中產(chǎn)生的干擾電壓可高達(dá)30kv，其頻率可達(dá)幾兆赫。
(3)系統(tǒng)短路故障。系統(tǒng)短路故障與雷擊構(gòu)架一樣會引起地網(wǎng)電位的升高，從而在二次電纜中引起干擾電壓。變電所內(nèi)高壓母線單相接地時，在二次電纜心線上產(chǎn)生的干擾電壓可以從幾十伏到近萬伏，暫態(tài)干擾電壓的頻率約千赫到幾百千赫。
(4)靠近高壓線路受其工頻電磁場作用。這對于電子束類的顯示設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾是十分明顯的。在戶外變電所中，高壓線路或匯流排會產(chǎn)生工頻電磁場。一般而言，電壓等級越高，產(chǎn)生的電場也越大，但磁場相反減小。
(5)局部放電產(chǎn)生頻率較高的電磁輻射，可能在電子設(shè)備的線路中引起電磁干擾。
(6)二次回路中的開關(guān)操作。由于感性負(fù)載的存在，在二次回路的信號電源端口以及控制端口產(chǎn)生快速瞬變的脈沖干擾。由于電磁電器的大量使用，在二次回路自身工作時會產(chǎn)生中等頻率的振蕩暫態(tài)電壓。
3 抗干擾措施
(1)通道入口處加裝串聯(lián)電容。高頻閉鎖式保護(hù)的原理是線路本側(cè)收到對側(cè)信號且對側(cè)停信時，由"收訊輸出"給出保護(hù)動作的一對接點(diǎn)信號，該過程中高頻信號存在大約5ms的間斷，此間斷將作為出口動作的判據(jù)。在廣州白云供電局所屬的某220kv線路曾發(fā)生過區(qū)外故障時，由于干擾產(chǎn)生間斷導(dǎo)致保護(hù)誤動作的事故，為防止類似情況的發(fā)生，應(yīng)在通道入口處電纜心線內(nèi)串接0.1μf電容，可有效地起到抗間斷作用，取消ybx系列收發(fā)訊機(jī)線路濾波器輸出中的放電管。
(2)裝置可靠接地。由于變電所的接地網(wǎng)并非實(shí)際的等電位面，因而在不同點(diǎn)之間會出現(xiàn)電位差，當(dāng)較大的接地電流注入接地網(wǎng)時，各點(diǎn)之間可能有較大的電位差，如果同一個連接的回路在變電所的不同點(diǎn)同時接地，地網(wǎng)地電位差將竄入該連通地回路，造成不應(yīng)有地分流。在有些情況下，還可能將其在一次系統(tǒng)并不存在的地電壓引入繼電保護(hù)裝置的檢測回路中，或者因分流引起保護(hù)裝置在故障過程中拒動或者誤動，所以對于微機(jī)保護(hù)裝置來說，保護(hù)屏必須要求可靠接地，而高頻保護(hù)也應(yīng)按部頒要求加裝接地銅排或銅絞線(線徑不小于100mm2)，以保證裝置在故障情況下的可靠判斷。
(3)限制過電壓對裝置的影響。為防止雷擊時產(chǎn)生過電壓，可在通道入口處并聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娙荩捎陔娙菥哂袃啥穗妷翰荒芡蛔兊男再|(zhì)，當(dāng)靜電感應(yīng)產(chǎn)生的過電壓出現(xiàn)時，首先要向并聯(lián)電容充電。隨著充電過程的進(jìn)行，副邊電壓才會慢慢升起來，由于靜電感應(yīng)過電壓一般出現(xiàn)的時間都很短，并聯(lián)電容兩端電壓(即副邊電壓)還沒有升到足夠高時，過電壓已消失，這樣就能大大限制地電壓對高頻收發(fā)訊機(jī)的侵害。
(4)高頻位置停信加裝手合繼電器延時閉合接點(diǎn)。當(dāng)空載線路手動合閘時，由于線路的分布電容，將產(chǎn)生較大的電容電流，此電流有時會達(dá)到高頻保護(hù)的啟動值，此時會造成高頻保護(hù)誤動，導(dǎo)致線路合不上斷路器。為防止此類現(xiàn)象的發(fā)生，可在送電側(cè)斷路器保護(hù)裝置對位置停信略帶延時，使位置停信延時停信，所以應(yīng)將手合繼電器的一對常閉接點(diǎn)(延時斷開，瞬時閉合)串入裝置的位置停信回路中，對裝置進(jìn)行高頻保護(hù)閉鎖。
(5)相-相耦合方式中，高頻差接網(wǎng)絡(luò)必須可靠接地。
4 結(jié)束語
除上述情況外，要保證高頻收發(fā)訊機(jī)正常可靠運(yùn)行，還必須要在現(xiàn)場調(diào)試中注意幾點(diǎn)：①試驗(yàn)設(shè)備必須校零，選檔正確。②調(diào)試插件內(nèi)的可調(diào)變阻器應(yīng)使用無感工具。③在通道進(jìn)行對調(diào)時，多次準(zhǔn)確記錄收發(fā)訊值。④調(diào)試功放插件中的元件功放管不可在過載狀態(tài)下工作。⑤高頻電纜同收發(fā)訊機(jī)阻抗匹配。
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