高频通道的干扰其防范概要

高频通道的搅乱及其防备大纲高频通道的搅乱及其防备大纲6/6高频通道的搅乱及其防备大纲高频通道的搅乱及其防备曾家瑞

湖南电力调换通讯中心

（湖南长沙

410007）大纲针对高频保护的误动问题

，剖析了误动的主要原由是各种搅乱所致

，进而剖析了干扰的种类、机理和危害，提出了防备搅乱的举措

。重点词

高频通道

搅乱

举措0引

言近来几年来，随着微机型高频保护的广泛应用，设备抗搅乱问题愈来愈重要。从1997年，系统共发生高频方向、高频闭锁出口误跳4次，柘泉线高频相差误动

1995年至4次。这些均是因为区外发生故障引起相差保护误动的。这些不明原由的误动对系统造成了很大危害。所以，对系统的搅乱要素我们必定有一个清楚的认识。搅乱的种类和产活力理作为电磁搅乱主若是以感觉形式存在，无外乎3种状况：a．静电感觉电压，U，式中U为耦合感觉电压；U为搅乱源电压。静电耦合n∞jωCUsns感觉主要在无线电频率下由电气设备互周边距离而形成的感觉，它与频率、耦合电容、搅乱源电压成正比。b．电磁感觉U＝jωMI，式中M为互感系数；I为搅乱电流。这类感觉是由互感M引nss起的搅乱电压，在设备内部配线以及超近距离的设备外配线间均可引起搅乱。c．电导感觉Un＝ZcIs，在感觉回路和被感觉回路的共同阻抗流过搅乱电流引起的搅乱电压。电源输出和接地线等阻抗均可引起搅乱。1．1电磁式继电器的电磁搅乱电磁式继电器的电磁系统是由1个或若干个线圈及铁芯、磁轭、衔铁等组成。线圈的电感和散布电容比较大。散布电容在线圈通断电流时使线圈有效地短路。这样，当经过线圈电流的通路被切断时，线圈四周的磁场忽然消逝，线圈上则会产生拥有陡峭波前的高达数百伏甚至上千伏的“感性冲击”瞬态浪涌电压，它是在电流通路断开的3μs内产生的约为电源电压倍的瞬态过电压，今后按线圈电感、散布电容和电阻所决定的速率衰减到零。这类脉冲过电压能产生极大的能量开释，它会窜入保护回路，对保护装置产生相当大的电能冲击和激励。其余，触点的闭合或断开的刹时，触点间将会产生电弧电流，形成陡峭的浪涌冲击电压，进而能激励其线圈回路、磁路（场）的振荡。该振荡形成的辐射搅乱并经过电源线将搅乱传导到系统中其余电路中去。这些搅乱电磁波还含有很高的频率成分，存在于很宽的频段内。特别是触点的抖动使燃流熄灭，燃流多次重复更是形成刹时迅速脉冲串搅乱。其余，继电器的塑料结构件因为静电感觉而带有大批的静电电荷。当继电器在工作时，触点通断产生的电流会使这些塑料结构上电离累积游离的电荷增添，当电荷累积到必定程度后，会以电晕的方式迅速开释，产生一种兴隆的辐射搅乱，即“P—静电搅乱”。其特色是放电时间短（约1μs），放电电流大（可达几十安培），放电电压高（约数万伏），拥有20～1000MHz宽频率频谱成分。1．2拉合刀闸引起的搅乱对一次设备而言，变压器的投切，高压线路的拉合，间隔刀闸的变位，相对于继电器的通断和接点的开闭，其电磁搅乱的影响就更大了。《电力自动化设备》杂志1997年1期介绍了东北用隔走开关投切母线对高频保护的影响，结线如图1所示，所测数据如表1所示。从表1看出，在收发信机入口的搅乱电压可达数千伏。其余，各种电缆敷设在开关场，正常运转时就受强电场影响，特别在母线下的电缆更是这样。东北500kV董家变进行过试验，在500kV母线下的地面上敷设了5种不同样样型号均为80m长的控制电缆，再经110m电缆引入控制室，室外一侧缆芯均悬空，控制室侧接丈量仪器，障蔽电缆两端接地。当500kV母线拉合刀闸时，测得各种型号控制电缆芯线上的暂态搅乱电压见表2。安徽繁昌500kV变电所500kV室外面分置于电缆沟中的电缆，虽均为铝包铠装电缆，但在控制室内的芯线仍有令人麻电感觉，后在电缆沟上层支架敷设了2×120mm2钢芯铝线，多点接地，将控制电缆全置于它的基层才解决了“麻电”问题。1．3电晕搅乱高压线路每相的电晕搅乱参数，取决于杆塔上各相的部署和每相的结构、线的长度、工作频率值及高频保护通道频带的宽度，同时，还取决于高压线路导线表面的状态及大气条件。依据前苏联电力科研所供给的文件计算，最通用的相结构和导线水平摆列的高压线路搅乱电平的平均统计计算值（接收系统带宽为1kHz）在工作频率100kHz时，220kV线路为－28dB，500kV线路为－21dB，其余工作频率时修正为P搅乱f＝P－2。式中f为频率搅乱－Kflg10fkHz），Kf为线路电压等级决定的系数：220kV为5，500kV为8．5。对不利天气下搅乱电平还要增添，文件建议其增量取13dB。在线路发生短路时，因为电压的降低，电晕搅乱电平也要相应减少，其减少许不小于10dB。但是若是架空地线没有接地，放电缝隙过小，则要大大增添致使于搅乱电平高出收发信机的矫捷始点收信电平而动作，而且高倍数的频率可与工作频率产生差拍而致使收信波形中止。1．4

50Hz

工频重量的侵入搅乱在发生的保护误动实例中，区外故障正方向侧高频闭锁式保护误动据有很大的比率，这此中一个主要的问题是反方向侧高频闭锁信号出现中止。这是因为故障时大短路电流对高频通道电磁感觉和地电位的高升，使高频通道中叠加了50Hz的工频重量对高频信号产生影响所致。当高频输出回路中叠加50Hz工频重量时，使高频输出变压器的工作点产生变化，当工频量与高频量叠加的信号使工作点高出拐点时，变压器饱和，使传达高频信号衰耗增添。当50Hz工频重量大到必定值使发信功率降低或收信电平降低时（综合双侧可能受影响的结果），就会造成收信电平低于矫捷启动电平，出现收信中止，如图2所示。图2a为没有叠加50Hz工频重量时的高频信号；图2b为有较小50Hz工频重量与高频量叠加的信号，此时工作点未饱和；图2c，d表示高频变压器一次与二次饱和波形图，因为高频输出变压器磁芯资料磁滞回线较平、较窄，拥有矩形性质，所以上升和降落近似对称；图2e为叠加较大50Hz工频重量的高频信号。从图2e看到，当50Hz工频重量大到必定值时，收信正、负半波都受其影响而产生间断，所以出现100Hz收信中止波。当50Hz工频重量再增大时，收信中止增大加宽，趋势凑近10ms。若考虑到故障时故障电流有直流偏移，使耦合到高频通道中的50Hz工频重量会更大，并带有直流偏移，在这类状况下收信中止有可能增宽高出10ms。这类状况在1996年7月20日广东惠州220kV秋长线C相接地故障，惠秋乙线正方向惠侧高频闭锁式保护误动以及1997年6月29日湖北省220kV白郭线C相故障长郭Ⅱ线正方向长侧高频闭锁式保护区外误动时的高频录波图中得到证明，其连续出现4次约5ms收信中止波都相应在3I0电流正负最大值周边。高频电缆中的50Hz工频重量，其路子有2种：一种是短路电流产生很强的电磁场，由电磁感觉耦合到高频电缆上；另一种是直接传导，即短路电流经过接地点、大地、变电站接地网，回到电源端，使地电位高升，在高频电缆地线两端产生电位差，其相位与短路电流相同。防备搅乱的对策2．1加装电源抗搅乱滤波器侧收信电压仍为很大的作用。2．3障蔽直流供电系统在变电站中散布广、支路多，拥有广泛的“天线”接奏效应，各种空间电磁搅乱也在导线中互相叠加，形成较强的搅乱电动势，所以直流供电系统引入的搅乱属于比较严重的搅乱。应付直流供电系统引入的传导性搅乱，固然能够用间隔、障蔽、光耦、滤波等方法，但是最直接有效的方法就是在收发信机直流电源入口处加装电源抗搅乱滤波器。电源抗搅乱滤波器实质上就是用低通滤波器进行滤波。从理论上讲，低通滤波器在有限的低频范围内，应表现较低的传输衰耗，在广阔的高频范围内，均表现很大的传输衰耗，以控制高频搅乱信号的传输。而且因为搅乱信号的幅度大，还要求电源滤波器能抗高强度信号冲击。有些厂家在设计收发信机时，已考虑了这类滤波器，如SF－600（601）直流电源输入端能够控制3kV的迅速瞬变搅乱。2．2高频收发信机入口串电容前面谈到了50Hz工频重量侵入的影响，初期的收发信机和结合滤波器在组成原理上都有一个与通道串接的电容器，进而使50Hz工频重量在高频通道中被控制。而新的收发信机和结合滤波器为了提升性能指标采纳了新的结线原理，在二者连接的高频通道中，不再装有串接的电容。所以，这类高频通道对50Hz工频重量就形成一个无阻截的通路。从前摸拟过双侧收发信机高频通道中串、并50Hz工频重量试验。当50Hz工频重量达到0．6V就开始出现对发信的影响，增添到4．5V时对高频发信电压的最大衰耗为10．5dB，对收信电压的最大衰耗为5dB。相同条件下，在收发信机高频信号入口处串入0．33μF电容就大大控制了50Hz工频重量，电压到220V也未见到对高频信号有影响。0．33μF电容的工频容抗为9650Ω，高频40kHz容抗为12．06Ω，而高频信号输出变压器输出侧的工频阻抗约1Ω，所以0．33μF电容对控制工频重量是有效的。笔者曾在湖南泉塘变电站做过工频搅乱试验。当不加工频搅乱时，固定发讯机的发信功率，在结合滤波器JL电缆侧可收到34．3dB电平。而当在高频电缆的芯线与障蔽线间施加1．3V工频电压时，则JL电缆侧电平降为33dB。当在收发信机入口高频电缆芯线上串入0．05μF电容时，相同施加工频电压从1V，5V，10V，到25V，其JL电缆34．3dB，没有变化。可见串入电容后对防备工频搅乱起到了障蔽的方法现在已广泛用于密封继电器上。采纳障蔽的目的有2个：一是限制内部辐射的电磁能量越出而对外界产生搅乱；二是防备外界辐射的电磁波进入使继电器产生响应。采纳金属资料作为障蔽体，对于不同样样的金属所障蔽的电磁场波不同样样，障蔽——衰减的奏效也不同样样。如纯铁、坡莫合金、镍钛合金、不锈钢等磁障蔽体的表面阻抗与空间磁场的波阻特别凑近。所以，磁障蔽体表面对磁场波的反射耗费特别好，即磁障蔽的障蔽奏效主要由吸取和穿透耗费所决定。相反，电障蔽体表面阻抗很小，而它要障蔽的则是高阻抗的电场波。所以，它的障蔽效果主要由表面反射耗费所决定，而穿透耗费则是次要的，即电场波障蔽体能够用比较薄的导电性能好的顺磁资料铝、抗磁资料铜及其合金制成。所以若是用磁导率较好的纯铁或坡莫合金等制作箱体，再镀一层铜或离子溅射锌等，既吸取磁场搅乱，又有反射电磁搅乱的奏效。2．4互感器在控制室一点接地国际大电网会议的检查资料，对仪用互感器二次回路宜在哪处推行一点接地，并没有必定的规定。但IEEE介绍在引入控制室的第一点（配电盘或保护盘）对二次回路推行接地，原由是应在最易碰到回经过电压威迫的点上对人员和联接设备供给最好的保护。而在仪用互感器安装处周边实现接地，则主若是为了限制互感器二次线圈的电压应力，在距互感器若干距离外的控制室配电盘处，则可能因接地故障而引入显然过电压。同时，试验与运转人员也将有更多的时机在配电盘进步行工作，我国现行的继电保护规程则明确规定“接地宜设在控制室内”，且不允好多点接地。2．5高频同轴电缆接地2高频同轴电缆两端接地与敷设100mm铜导线在福建笏石变电站作倒闸操作试验，测试到进入高频通道的脉冲搅乱电压峰值达500V，频率为20～200kHz，进入到220V直流系统对地脉冲搅乱电压“＋”对地峰值300V，“－”对地峰值50V。将收发信机通道地线在控制室屏上直接接地（开关场接地点未拆掉）则使＋220V对地“＋”对地峰值电压为0，“－”对地峰值仍为50V，而没有改变通道搅乱电压水平。可见，收发信机通道接地线在控制室屏上接地是控制脉冲搅乱电压窜入的有效举措，特别降低了搅乱电压对直流系统的影响。为了保证室内收发信机安全，高频电缆障蔽室内必定接地。相同，室外结合过滤器电缆侧也必定接地。因为两端接地，使高频电缆障蔽层正常就流过杂散电流，损坏了同轴电缆电磁平衡，使共模搅乱能力很低。在电网故障时搅乱强的状况下，加之电位差，使高频同轴电缆障蔽层流过的电流更大，可能烧坏电缆，并使搅乱大批进入芯线造成收发信机损坏或不能够正常工作。敷设减小搅乱和地电位差，使搅乱和地电位差产生的电流绝大部分从中流走。2．6适合提升矫捷始点电平

2100mm铜导线是2100mm铜导线我国的收发信机的收信矫捷始点电平按“四一致”的设计要求为0．5N。10多a来，收发信机厂家素来沿用此数据生产收发信机，一般收发信机的矫捷始点电平调试－4～－5dB。