变电站二次电缆抗干扰方法研究与探讨
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摘要：随着变电站自动化设备和继电保护装置的大量的使用，变电站的干扰问题已日益成为导致继电保护设备和监控装置不能稳定运行的罪魁祸首。因此，采取高效的方案来解决继电保护设备的抗干扰问题已迫在眉睫，本文对多种抗干扰方法的研究分析，旨在为系统技术人员提供适合自己本单位的抗干扰方法。
关键词：变电站二次电缆抗干扰
0 引 言
短路接地故障、一二次回路操作、雷击以及高能辐射等，都可能在变电站的二次回路上产生电磁干扰，使接在二次回路上的继电保护装置误动作或遭受损坏。干扰电压可通过交流电压及电流测量回路、控制回路或直接辐射等多种途径窜入设备中，目前已被人们广泛认定的干扰方式主要分为外部干扰和内部干扰两个方面：外部干扰包括了高压开关操作、雷电、短路故障、电晕放电、高电压大电流的电缆和设备向周围辐射电磁波、高频载波、对讲机等辐射干扰源，及附近电台、通信等产生的电磁干扰、静电放电等。内部干扰是由自动化系统的结构、元件布置和生产工艺等决定的。主要有杂散电感、电容引起的不同信号感应，长线传输造成的波反射、寄生振荡和尖峰信号引起的干扰等。
1 主要干扰源的分析
(1)交变磁场干扰：在发电厂及变电站电气设备(如发电机、变压器、有大电流通过的强电电缆)的周围都有很强的交变磁场。在交变磁场里面的二次设备，包括线路、网络都会因受到它感应而形成干扰。交变磁场干扰是发电厂及变电站中最常见的干扰；
(2)对地电位差干扰：在电力网中，输电导线对大地的容性电流或者电气设备对地绝缘不良，都会对地产生不稳定的漏电流；利用大地作为电气接地线，也会产生较大的地电流。地电流在大地中流动会产生压差，在发电厂及变电站的地面内形成电位差，使电缆两端接地芯和屏蔽层产生电流形成干扰。如果二次设备接地地点选择不当，漏电流会使各点之间存在电压差，使二次设备产生不定因素的故障；
(3)自然干扰：自然干扰是指大自然现象所引起的干扰以及来自宇宙的电磁波辐射干扰，如雷电、大气低层电场的变化、电离层变化等，其中雷电干扰较为严重；
(4)导线相互耦合干扰：在发电厂及变电站内存在有大量的导线，包括一次电缆、二次电缆、装置内部的布线等，导线之间的相互耦合，一般可以分为：同一电路板内电路间的耦合，一次与二次之间的耦合，从性质上看，这些耦合是电场耦合或磁场耦合。它是干扰二次设备工作的原因之一；
(5)电源干扰：许多二次设备采用高效率、小尺寸的开关直流稳压电源，如果滤波电容上积累的能量使端电压的某一值不能保证设计要求的电压值时，会被装置判断为断电或故障，引起装置闭锁而误动或拒动。
2 二次电缆抗干扰措施
2.1 硬件抗干扰措施
在硬件上将干扰源尽可能屏蔽掉，二次设备的外壳直屏蔽接地，装置的活动部分也要可靠连接，比如柜门、机箱盖板等应与接地点可靠导通，保证有良好的电气连接，地板可装防静电地板。
2.2 装置的接地点应可靠
正确的接地既可以有效的抑制系统外来干扰，又能降低设备本身对外界的干涉。在实际中由于接地不良或方法错误造成设备异常运行甚至损坏的事例很多，因此接地必须慎重。正确选择接地、接零与“浮置”。
2.3 对电源系统采取的抗干扰措施
为了保证二次设备可靠运行，对电源可采取以下的抗干扰措施：
a、要保证供电电压波形稳定，可使用UPS来稳定工作电源，并尽可能使用变电站的直流电源；b、采用变压器隔离；c、使输出回路尽可能短，使用的电缆芯不能过小和适当增加电缆芯的截面，以减小压降。
2.4 二次回路的抗干扰措施
a、正确安装电缆的屏蔽层，使用带铜屏蔽层的控制电缆，并将屏蔽层在现场和控制室两端同时接地，通讯电缆的屏蔽层应正确可靠接地；b、弱信号导线不得与强电导线共用电缆桥架，应将它们分开排放；c、交直流回路应分开排放，防止造成相互干扰，或因电缆芯绝缘下降造成短路，使交流电压传入直流回路，烧坏设备的电源模块或输入部件等；d、控制信号线尽量远离各种动力线、高压线；e、为二次设备和二次电缆敷设专用接地铜排，消除对地电位差干扰；f、电流互感器、电压互感器的二次回路应保证接地；h、可在信号输入端加装无源滤波器，削弱窜入的干扰信号。
2.5 二次设备的软件抗干扰措施
二次设备采取的软件抗干扰措施就是通过各种数字滤波把采集到的干扰信号消除或削弱。数字滤波是通过程序实现的，所以在设备选型时就应该考虑，它无需增加硬件设备，只需修改一下软件，增加―些对输入信号进行处理的程序即可。其功能在一定程度上可以代替模拟滤波器，甚至可以完成其不能完成的功能。
2.6 微机保护二次回路抗干扰措施
微机保护二次回路抗干扰措施主要有两个方面：
(1)微机保护装置硬件采用抗干扰措施，有以下几点：① CPU 插件总线不外引；② 模拟量输入通道加光耦；③ 开入、开出加光耦；④ 电源加滤波措施；⑤ 背板走线采用抗干扰设计。
(2)与微机保护装置有关回路抗干扰措施：① 微机保护装置由现场引入的电流、电压和信号接点引入线均应用屏蔽电缆如KVVP2、KYJVP、KXQ20等型号电缆；②微机保护装置交、直流电压、电流入口应经抗干扰电容接入，保护装置的接地端子必须用大干1.5平方软铜线直接可靠接于屏内的接地小铜排上，屏上的接地小铜排应大干6平方多股铜线或铜排与电缆层中的l00平方的接地铜排相连；③ 消除电子回路内部干扰源。
2.7 高频保护二次回路抗干扰措施
(1)高频保护电缆屏蔽层两端可靠接地。接至室内屏上的收发信机的高频电缆的屏蔽层用(1.5～2.5)mm2 多股铜线直接接于屏内的接地小铜排上。
(2)收发信机应有可靠、完善的接地措施，并与保护屏接地铜排相连。不允许用电缆并接在收发信机通道入口引出高频信号进行录波。
(3)新安装的结合滤波器和收发信机与高频电缆线相连端均应分别串有电容器。
(4)根据现场实际情况在主电缆沟内敷设一根截面为l00mm2铜导线，该铜导线在控制室电缆夹层处与地网相接，并延伸至与保护层铜排连接。在现场一侧由该铜导线焊接多根截面不小于50mm2的铜导线，分别延伸至保护用结合滤波器的高频电缆引出端口，距耦合电容器接点约(3～5)m处与地网连接。
2.8 构建继电保护设备的等电位面
若变电站中微机保护设备主要集中于主控制室时，为了能够实现比较可靠的互相通信，则应当把连网的微机保护设备与中央计算机以及其它的微机控制设备都放置在等电位平台上，只有这样，等电位面的电位才能够跟着地网电位的变化而变化。与此同时，还可以防止控制室的地网地电位差进入到等电位面，以便确保已经连网的各微机设备地之间没有电位差，从而有助于阻止屏蔽干扰。
3 结论
综上所述，在平时工作中，我们要特别重视二次回路中的抗干扰问题，在电力系统中，任何一个小细节都可能造成不可估计的损失。我们只有在各个方面做好，才会降低干扰的影响程度，才能使电力系统稳定运行。而伴随着现代科技技术发展，尤其是网络技术、计算机软、硬件技术及超大规模集成电路技术的发展，其在抗干扰措施方面也必然会不断进步。
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