电气二次回路基础讲解

第四篇电气二次回路第十九章二次回路的抗干扰一、概述（1）电力系统经常遇到雷电侵扰，还不时发生短路等各类故障，为了满足系统运行方式及设备检修的需要，经常还会对一次高压设备（断路器、隔离开关等）进行各种操作，此时都会产生暂态干扰电压，通过静电耦合、电磁耦合或直接传导等途径进入继电保护继电保护装置，其峰值高达几百V至几千V，甚至数几十kV，频率则在几百kHz至几千kHz，甚至高达几MHz。

一、概述（2）这些电磁信号称为电磁干扰信号，常常对我们变电站的控制系统及继电保护装置产生不可忽视的影响，特别是大量采用电子元器件及计算机监控及保护系统的今天，这种影响尤其不能忽视，如果不采取有效措施防御，容易造成继电保护及安全自动装置的误动或拒动，造成监控系统的数据混乱及死机等现象，严重时会损坏二次回路的绝缘及保护装置中的电子元器件，对电网的安全构成严重威胁。

二、干扰信号的分类（1）不同的干扰会对二次回路造成不同的影响，为了更好地研究和避免这些干扰的影响，需要对干扰进行分类。二、干扰信号的分类（2）按干扰信号的频率进行划分，可以分为低频干扰与高频干扰两类。低频干扰包括工频与其谐波以及频率在几千Hz的振荡。高频干扰则有高于低频的振荡、无线电信号，还包括频谱含量丰富的快速瞬变干扰，如雷电冲击波等。

二、干扰信号的分类（3）干扰按发源地来分，可以分为内部干扰与外部干扰。

二、干扰信号的分类（4）干扰按其形态或信号源组成的等值电路来分，有共模干扰和差模干扰两种。共模干扰是发生在回路中一点与接地点之间的干扰。差模干扰是指发生在回路两线之间的干扰，它的传递途径与有用信号的传递途径相同。

二、干扰信号的分类（5）按干扰信号造成的不同后果来划分，可以分为引起设备或元器件损坏的干扰与造成保护或断路器异常动作的干扰。一般来说，高频干扰或共模干扰容易损坏元器件；低频或差模信号则常引起保护装置的不正确动作。图19－1是共模信号与差模信号作用于二次回路的示意图。图19－1共模与差模干扰信号对二次回路的作用三、二次回路干扰电压的来源（1）二次回路的干扰信号主要来源于一次回路或二次回路本身，也可以来源于雷电波及无线电信号。一次回路在正常运行情况下，电压、电流都是对称的，对二次回路的干扰很小。

三、二次回路干扰电压的来源（2）一次回路对二次回路的干扰，主要产生在一次系统的暂态过程中和不对称运行时。其中包括，一次系统遭受雷击时，在高压母线上产生的高频行波；在一次系统发生的各种形式的短路；断路器或隔离开关的操作而引起的暂态过程。在高压隔离开关操作时，由于没有灭弧装置，且开断速度慢，往往要产生多次火花放电现象，该放电干扰的强度很大，频谱很广，对二次回路产生的干扰就更为严重，曾经发生过隔离开关操作失灵引起长时间火花放电，从而形成很大的干扰信号烧坏多台高频收发信机通道设备损坏的案例。

三、二次回路干扰电压的来源（3）二次回路自身的干扰，主要是由于继电器或接触器的接点开断电感元件而引起的暂态干扰电压。此外，380V/220V交流，无线电干扰也会在二次回路中产生干扰电压，在继电器室使用对讲机等大功率的无线电设备是很危险的。

三、二次回路干扰电压的来源（4）一次回路中的干扰电压主要通过以下途径作用于二次回路。（1）由于电气设备、导线及电缆间均存在大小不等的分布电容，所以一次设备对二次设备之间的静电耦合，包括一次母线对二次电缆间的静电耦合及互感器一、二次绕组间的静电耦合。由于一次的电压幅值很高，在二次回路产生的干扰也很可观；三、二次回路干扰电压的来源（5）（2）由于导体周围都存在磁场，与其它导体间存在互感，所以一次回路和二次回路间还存在电磁耦合，包括一次母线和二次电缆以及互感器一、二次绕组间的电磁耦合，当一次出现扰动或暂态过程时，会通过电磁耦合传递给二次侧，对二次回路形成干扰；

三、二次回路干扰电压的来源（6）（3）当一次系统发生接地短路或避雷器动作时，都会有大电流流入变电所的接地网，再通过接地网分散进入大地，使得接地网中电流流入点和其它地方的电位不同，这一电位差将会对二次回路产生干扰。三、二次回路干扰电压的来源（7）干扰信号的来源多种多样，我们可以通过图19－2来分析一次回路对二次回路的干扰途径，并将二次回路中产生干扰电压的主要因素分析如下。图19－2一次回路对二次回路的干扰途径UT=US×Z2/(Z1+Z2)三、二次回路干扰电压的来源（8）一、静电耦合产生的干扰一次的强电通过静电耦合到二次回路的干扰电压，实质上是经由耦合电容加到二次回路的，如图19－3所示为静电耦合产生干扰的简化电路。其对地阻抗Z2包括电气连接的二次回路对地总阻抗，耦合阻抗Z1包括设备的一、二次绕组间以及一次母线和二次电缆之间的耦合阻抗。如一次干扰源的干扰电压为US，则二次回路产生的干扰电压UT可由下式表达图19－3静电耦合产生干扰的简化电路图UT=US×Z2/(Z1+Z2)三、二次回路干扰电压的来源（9）在不对称的二次回路中，静电耦合的等效电路如图19－3所示，因二次回路的对地绝缘阻抗远大于负载阻抗，故二次回路对地阻抗近似等于负载阻抗，在这种情况下干扰电压能在二次回路的负载上产生一个附加的电压，此电压大到一定程度会引起二次设备的不正确动作。这种干扰类似于加到电流、电压互感器二次回路的干扰电压。三、二次回路干扰电压的来源（10）在对称的二次回路中，静电耦合的等效电路如图19－4所示，其二次回路对地的阻抗为二次设备和控制电缆的对地电容。因为在一般情况下二根电缆芯和设备的二次绕组对地分布电容是相等的，所以，在对称电路的两部分上产生相等的干扰电压，而加在负载上的干扰电压UL接近为零，但当干扰电压达到一定幅值时会造成二次设备或电缆芯的绝缘击穿。这种干扰类似于加到直流控制母线上的干扰电压。图19－4对称二次回路的静电耦合三、二次回路干扰电压的来源（11）二、电磁感应产生的干扰电磁感应产生的干扰电压，是由一次回路和二次回路之间、二次回路的强电与弱电之间、交流与直流之间存在互感而引起的。干扰电压的大小与各回路之间的互感阻抗、干扰源的电流的大小、电流的频率以及各回路的相对位置有关。现用图19－5对回路间电磁感应的大小作一分析。图19－5平行导线间的电磁干扰三、二次回路干扰电压的来源（12）图中干扰源与被干扰导线平行（其等于0），当干扰源流过一电流i＝Isin（ωt＋φ）时，两者之间的互感可以下式计算：M=μ0Lln（b/a）cosφ/2π

式中：μ0－－空气的导磁系数；L－－平行的电缆芯长度；a、b－－两根导线分别与干扰源的距离；Φ－－干扰源与导线间的夹角。三、二次回路果干扰电压平的来源（13崖）此时负载成上产生的板干扰电压佳可按下式顷计算：UT=M×di惠/dt从式（昆19－毫3）可飞以看出常，干扰园源通过判电磁干税扰加到骗负载上塘的干扰协电压大值小，与颜导线的拦长度及燥通过的径干扰源值电流成策正比，且与干扰缝源的频朽率成正钻比，还辩与两者傻之间的既平行度物有关，适当两者书平行时肌，干扰滥电压最有大，当桃两根导巡寿线与干灶扰源的垃距离相苦等时，木干扰电渐压最小缘瑞，反之软则增大歪。通过迅分析（骨19－浓3）式幼，我们爷可以理贝解影响剃电磁干俗扰电压锻大小的糖因素，膝寻找出泪降低电衡磁干扰茎的办法华。三、二次回违路干扰金电压的格来源（14）三、由黑地电位荷差而产迁生的干食扰在变电改所中，暖为了减轻少地电无位差对咐电气设辣备及人盘员造成扮的安全店威胁，感建设了罚相对完充善的地笨电网，掀但由于扒接地体泊本身存腐在一定抬的电阻翁与电感花，要做旦到完全质等电位警是不可仓能的。咏当大电盖流接地础系统发冻生单相尾或两相铃接地短踏路时，欣变电所浊的接地祥网中会您流过很极大的故停障电流矩，此电拼流流经阅接地体驶的阻抗忧时便会勤产生电丧压降，仗使得变垮电所内赠各点的挪地电位苹有较大宁的差别俯。三、二次回路隶干扰电压叠的来源（15鹅）当同一回沿路连接到赞变电所的断不同区域眯并且有多忽点接地时亚，各接地裤点间地电生位差就会餐在连接的主电缆芯中响产生电流烟。例如，迎在主变差位动回路中骄，如果各锡侧电流互创感器二次拢回路的中弓性点各自中单独在端骄子箱中接疗地，而各厅侧电流回汤路又在保众护屏处有墨电气连接于，如图1咬9－6所特示，这是弓在有地电宣位差时将方在差动回熊路中流过蹈电流，影隐响差动保挣护动作准会确性。图19岸－6顷地电位阴差在两倡点接地戏回路中鹿引起的胳干扰三、二次回剑路干扰梯电压的匠来源（16）在变电东所中，届曾经在踏故障时刺测量到滩地电位耽差达3斑万多伏馋的情况遇，当时庙这一干粥扰电压醋使全所哀的计算票机监控糟系统失聚灵，由金此可见辅电位差贞造成的矮干扰是歉不能忽狡视的。害这一电他位差将盈形成很茎大的地核网电流描，当这驶一电流骡通过电贿缆线或枣外皮时馒，可能时会将其搬烧断。三、二次回妈路干扰牢电压的拍来源（17）四、二次业回路自身狗产生的干碑扰变电所的陡二次回路核回路错综迟复杂，有壶强有弱，辉当它们通对过各种控静制信号及敢电压、电鹿流时，会哀对其它的娘回路产生胃干扰电压恒，但其中甲最为严重披的干扰来杠源于二次叹回路开断获继电器及饰断路器分屈、合闸线锐圈等电感孟元件。三、二次回卫路干扰塞电压的己来源（18嫂）电感元件惠在接通或沫断开电源歉时将产生静暂态干扰居电压，其海幅值与电喘感元件的陡工作电压铜、工作电富流、电感帜量大小及谁相应的回值路参数有芽关。在直津流系统中乳接有中间湖继电器时锤，如果没她有采取相度应的抗干炕扰措施，子切断该继钉电器的电扯感电流将窜产生数千代伏的干扰曾电压，如脊果二次回申路及保护宗装置不采廊取相应的渐抗干扰措紫施，这一防干扰电压刑足以使保造护装置起族动甚至误柔动。三、二次回脾路干扰抖电压的贷来源（19奥）如果在二控次回路设生计施工中衡不注意按烟规程要求让合理布置龟电缆等二席次线，不隆将强弱电鸦、动力电脏缆与控制棕电缆、直昌流电缆与猜交流电缆缠分开，则漫他们相互掀之间将产典生干扰，蒜这一干扰室也有可能变造成保护帽装置的不围正确动作英。三、二次回得路干扰港电压的蚁来源（20）五、无错线电信闹号的干维扰在无线调电通讯衔如此发幕达的今锋天，无裳线电信沸号可谓繁无所不搜在。在狮变电所旋中无线姑电对二仅次回路各的除来将源于通烟信设备篇发射的谦高频电广磁信号蒙外，还变有高压拥电气设本备的电恶晕放电辞及电弧麻放电等累。对来肌自一次挣设备的闷无线电照干扰，只通常可躲通过对铅设备发舍射的无扭线电干蛾扰水平倘的限制市或通过客电磁屏渗蔽措施腿有效地翁预防。三、二次回电路干扰用电压的椒来源（21）目前，锐无线电祥干扰对日二次设盛备构成做威胁的轨主要来唤自无线岂电对讲姨机及手奸机等通酸讯设备李，由于便对讲机凶的发射犁功率较贱大，所季以威胁丈更大，枯在运行况现场曾弊经多次辛发生使裕用无线习通讯设踪蝶备而造絮成集成晓电路型巧保护动胀作的情铸况。四、二次回路脑的抗干扰蚂措施（1）干扰信号枣对二次回畏路安全及炊保护装置必动作正确验性的危害闹有目共睹春，对各类低干扰采取希针对性的谁措施，抑皂制其强度妹，减小其火危害是必绢要的。一溪面就列出岂抑制干扰市的几种常度用措施如底下。四、二次回搁路的抗葡干扰措障施（2）一、防止嚼静电耦合欢干扰的措薪施抑制静电范耦合产生笑的干扰，邀可以采用来增大耦合乏阻抗，对哀二次回路窗及保护装明置进行屏崖蔽，合理阵选择二次产设备元器练件参数等雹方法进行炸一致。四、二次回路阵的抗干扰停措施（3）（1）从全式UT=US×Z2/(Z1+Z2)可以看出能，在相同邮干扰源电闪压Us情况下，舍当耦合阻味抗Z1增大时举，二次低回路的恋干扰电感压UT将下降探。耦合真阻抗Z1主要是妹干扰源估与被干矿扰回路纲间的分兽布电容倒C1的容抗。炕适当合理蛙布置干扰童源与被干房诚扰回路的物相对位置泉，可以减渴小分布电险容C1，可以增抹加耦合阻尼抗，从而半降低干扰绞电压UT。四、二次回路奥的抗干扰踢措施（4）（2）在资二次回路妻适当地点练增加抗干畜扰电容，还如在保护篮装置的电汉源入口处孝及电流、休电压互感拔器二次回抽路接入保齐护装置前萍，可以将凳式UT=US×Z2/(Z1+Z2)中的Z2减小。四、二次回碑路的抗目干扰措申施（5）（2）图19万－7是币采用抗滴干扰电管容后的皇静电干丝式扰的简舰化电路咐图，图爷中C1为漏电持容，对熟应为式扩19－修1中的墙Z1；C3为增加睛的抗干脑扰电容掏，其容灰量一般愿为几分买之1μF~几浸十μF，等效阻抗理为Z3；C2为二次恋回路与升大地间蜓的分布写电容。雨此时加垒到二次柏回路上副的耦合欺电压由县下式表险达。图19族－7蜡电容对屋干扰信缎号的抑卡制四、二次回侵路的抗宿干扰措库施（6）按Z2=Z2×Z3/(Z2+Z3)计算式中Z2’为考逗虑抗干活扰电容盲后的阻扎抗，由窑于一般捆C4的值比清C2值大很蛛多，所鱼以Z2’与Z2相比将小叉很多，对金照式UT=US×Z2/(Z1+Z2)，干说扰电压UT也将下降大很多。四、二次回路蚕的抗干扰婚措施（7）采用抗湖干扰电起容不但帮可以防纸止静电炕感应的殊干扰，惜对无线腐电干扰旨及二次绝回路内逮容产生蜜的高频终干扰也矩有很好分的抑制颈作用。击但是该抽抗干扰拥电容对虾二次回冤路也会涨带来一营些副作照用，如主果容量驶太大，脏可能会树造成不廉良后果吼。图1折9－8押可以从谋一个方辉面说明内抗干扰板电容对管控制回利路的影畅响。19－8鄙抗干扰塔电容对控勤制回路的树影响四、二次回路驼的抗干扰械措施（8）在图1挨9－8密电路中差，由于盈直流绝劳缘监察淡系统的捏存在，煌并假定笑控制母渡线的额垫定电压讽为Ue测，正负冷控制母扭线对地疏的绝缘林电阻相血等，则厌正常运筑行时+着KM对借地的电谢压为＋邪50％徒Ue，傍－KM坊对地的穗电压为萍－50符％Ue损。可以郑看出，劈燕这时在安抗干扰叠电容上尸的充电追电压为照50％残Ue，四、二次回嫩路的抗户干扰措斗施（9）如果在瓣出口继炼电器C牲KJ的罢正电源牌侧接地雕，接于悠负电源扣侧的抗骑干扰电源容C3将通过俊两个接趴地电沿茫着虚线酿对CK老J放电宝，当C3的容量娇足够大闷并CK抽J的动纵作电压圾小于5协0％U租e时，正CKJ龄将动作俱跳闸。崭这也是风规程中郊要求直辅接用于慰跳闸的羊出口继写电器其鸟动作电帅压不能凶低于5骗0％U誓e的原绣因。四、二次回路回的抗干扰亚措施（10蛛）采用屏贼蔽电缆改并将屏鞋蔽层可出靠与地姓网连接功，可以妖有效抑租制静电框干扰。疗使用屏耗蔽电缆泳的抗干旷扰原理趴可以用弟图19患－9来怀表示。19－9侵电缆屏励蔽的抗干旨扰作用图中由艘耦合电竭容C1传递给二研次回路的鹅干扰信号扁被电缆的堆屏蔽层屏假蔽并通过底接地点传修人地网。四、二次回缓路的抗施干扰措打施（11）试验表答明，采眼用屏蔽产电缆能盯将干扰翼电压降捆低95艺％以上杀，是一好种非常饱有效的理抗干扰沿措施。当然采用努屏蔽电缆票的抗干扰虫效果与屏雨蔽层使用腊的材料、膊制作工艺忽、接地方隙式等有关县。下表是蜡在现场试洞验中测得万的各种电斗缆在操作撇500k痕V隔离开零关时的干损扰电压，筒试验中采道用的平行扛于500震kV母线如的电缆长止度为80之m，母线迹长度为2验50m。试验数劝据四、二次回路多的抗干扰携措施（12堪）从上表中难可以看出恩，在隔离确开关操作喂过程中产董生的干扰炕电压很大丑，当使用府无屏蔽的杆塑料电缆卧时，其干盒扰电压最乱大达90唤00V；要当使用屏选蔽电缆时饭，对干扰篇电压的抑器制效果很虏好，其干盯扰电压的单幅值被抑廊制到5％阻以下；不哭同的屏蔽召层材料抑烂制干扰效赴果很接近曾。四、二次回远路的抗滩干扰措档施（13）屏蔽电角缆除了嗓对静电季干扰有尖较好的宽抑制作津用外，曾对电磁弊干扰和果高频干麦扰也有哪很好的扑抑制作馅用，所弄以屏蔽凯电缆在毁变电所康二次回雪路中得米到广泛装的应用母。四、二次回路飞的抗干扰题措施（14冈）（3）充告分利用变马电所中的越自然屏蔽嘴物，还可厚以进一步债提高抗静山电干扰的灵效果。在费控制电缆澡敷设的路灭径上或二花次设备的租安装现场刚，有很多裳自然的屏细蔽物，例庭如，电缆贵隧道和电闻缆沟盖板石中的钢筋忌，各种金均属构件，寨建筑物中灭的钢筋等坛，都是良廊好的自然芒屏蔽物。仰只要在施婚工中注意梳将它们与放变电所的懒接地网连服接起来就受能形成良请好的静电魔屏蔽。四、二次回杨路的抗宫干扰措步施（15赖）二、防止游电磁感应司干扰的措浑施（1）摊减少干寸扰源与渗二次回厘路间的河互感减框小由于紫电磁感阿应在二皱次回路使产生的呀干扰电晴压。从晌式（1烛9－2）砖可知，成互感M变与控制女电缆及场一次导劲线的长鹊度L、爪相互的链平行度滨有关，刺还受同茅一回路稠的两根龙电缆芯异与一次给导线的铺距离之挠比b/申a影响正，所以破在电缆蓬沟道的款布置时量应尽可港能与一贷次载流泻导体成雀直角，获减少平帖行段的倦长度。旺从公式豆（19喉－3）划还可以怨看出，风当a＝德b时，没二次回哥路负载豪上的干家扰电压势为零。四、二次回路迈的抗干扰证措施（16）为此，应绣尽可能使剂同一回路室的电缆芯孔安排在一劝根电缆内香，尽量避喂免同一回昆路的“＋痒”“－”悟极电缆芯谊或电流、匀电压互感塔器二次回房诚路中的A顺BCN四女芯不在同裂一电缆内膏。这是降胳低感应电劈燕压最为有蚂效的的措瘦施，并且哑对任何频轮率的干扰棵电压都是粥有效的。四、二次回柔路的抗唱干扰措雪施（17递）（2）电链磁干扰需飞要磁性材罩料来进行扛屏蔽。在断干扰源与请二次环路泥之间设置亚电磁屏蔽睡物，使感东应磁通不袭能进入二亿次环路，给即可消除止二次回路真的感应电煤压。工程删中常用的妙措施就是窃使用带电搬磁屏蔽的糊控制电缆讨，其屏蔽洞效果与屏夜蔽层材料优的导磁系寻数、高频岂时的集肤借效应、屏嗽蔽层的电午阻等因素粒有关。四、二次回求路的抗伴干扰措奥施（18枪）屏蔽层采弹用高导磁塑材料时，处外部磁力季线大部分乡丰偏移到屏厅蔽层中，秩而不与屏艰蔽层内导微线相关链结，因而不仆会在导线伐上产生感青应电势。吧高导磁材融料的屏蔽药层对各种李频率的外席磁场都有梅屏蔽作用到。我们常亩用的钢带锻铠装电缆辆，钢板做率成的保护筝柜，就具宏有较好的擦磁屏蔽作杯用。四、二次回路恨的抗干扰银措施（19活）非磁性材衬料的屏蔽洁层，其导必磁率与空搂气的导磁猛率相近，膜故干扰磁帆通仍可达烤到电缆芯厅线。但在寒高频干扰席磁场的情芽况下，干预扰磁场会渡在屏蔽层械上感应出票涡流，建抛立起反磁西通与干扰聚磁场抵消腔，使芯线搬不受影响童。此种屏滑蔽的有效需频率与屏怕蔽层的电催导率、厚绵度和电缆瞒外径成反疼比，有效右频率一般拘在10－狱100k拖Hz之间凡。四、二次回路朗的抗干扰形措施（20询）在较低频渗率时，涡唉流产生反或磁通的效平应小，因跌而对外面镜干扰磁通铃场的抵御要作用也小骡，为增强研对低频干伙扰磁场的屡屏蔽，电补缆的屏蔽兆层两端或烂多点接地喝，使电缆析的屏蔽层辈与接地网翼构成闭合政回路。干淡扰磁通在棵这一闭合例回路中感陵应出的电溜流可产生努反向磁通为，减弱干蓄扰磁通对宜芯线的影泳响。四、二次回衬路的抗肠干扰措尼施（21）减少屏觉蔽层和奋地环路劲的阻抗搂，可增伯强屏蔽肺效果。思所以，写在变电降所要敷播设10毅0mm2铜排，该睬铜排最好淘连接所有凝屏蔽电缆右的两端接僵地点，这板样可以提透高屏蔽电俯缆抗电磁美干扰的效河果。四、二次回替路的抗偶干扰措减施（22）三、防必止电位促差产生飞干扰的腿措施防止电欺位差干测扰对二土次回路谜的影响男，首先勤要确保民变电所打有一个激完善的柴电网，臣有条件鹅时可以抓补充铜膛排连接盖，将各造点可能演产生的念电位差谷降到最辆低。其愉