二次设备信号干扰的预防

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1.干扰的来源

复杂和恶劣的工作环境是产生电磁干扰的源头。电气设备有时直接或间接地受到外部影响,如焊接作业的电火花、设备操作过电压、大气环境过电压、无线对讲设备高频电波、大容量电机和开关设备等。又如35kV以上升压站隔离开关分合操作以及直供馈线停投操作;电力系统接地故障时,工频故障电流流入接地网上不同两点间将呈现较大电位差;恶劣天气雷击等外部干扰。有时也受到内部电气设备本身产生的干扰,如机端励磁或硅整流励磁系统、输出高次谐波对转子保护等的干扰;电压波动、系统多点接地电位差,(无蓄电池的)变电站继电保护电源滤波不好,或浮充电供电品质差等的内部干扰。

由于电磁干扰方式不同,又可将其称作辐射干扰。比如,在电气设备四周进行焊接作业、无线对讲机联系、高压试验等形成电磁场,直接对设备产生的干扰。另外,由于设备布局、布线不合理,相邻或相连设备之间存在有电容、电感或者绝缘薄弱漏电的耦合型干扰等。实践经验证实,仅有1V、2V;干扰信号与测量信号叠加起来使测量装置大幅偏离实际值的差模干扰等,这些都应重点防范。

2.预防及抑制措施

隔离措施:例如采用光电耦合器,使电器测量的开关信号在电器上完全隔离,可实现地电位的隔离,对抑制共模干扰较为有效;采用隔离变压器,如电压、电流、直流逆变电源、引线保护等,避免将电信线与电力线放在同一根电缆线中,将信号电缆、控制电缆、电力电缆分层敷设;避免测量回路与强电回路采用同一接地线等。

采取屏蔽:电场屏蔽,良导体制成的法拉第笼接地良好,以保证零电位,阻止屏蔽设备外的电场进入屏蔽体内部。磁场屏蔽,在低频段要采用导磁材料较好的硅钢等金属作为屏蔽体,使干扰磁场的磁力线沿磁阻较小的屏蔽层通过,以减少干扰磁场穿入屏蔽体内;在高频段采用上述两种屏蔽方式,利用屏蔽体阻止高频电磁场在空间的传播;利用金属导体对电磁波的反射衰减和吸收衰减,当电磁波射入金属屏蔽层时,由于波阻抗的不同,一部分被反射,另一部分在金属屏蔽层形成涡流而损失,即吸收损耗。如采用带有铠装铅包屏蔽层的控制电缆,其屏蔽层在升压站和控制室两端可靠接地,可以有效地削减地电位升高对仪表和继电保护装置的干扰;电缆有中间过渡或中继连接时,要处理好屏蔽层的连续性;不要认为信号电缆是低压设备,而忽视其绝缘状态,要保证测量电缆有良好的绝缘层和干燥环境;测量回路的二次插件的屏蔽层,要在保护屏处可靠接地;禁止用电缆芯线两端接地,作为抗干扰措施。

接地:例如电压互感器二次中性点的接地,与电流互感器二次电流回路的接地,宜选择在控制室接地;高频保护的二次电压电缆回路的接地点,与一次接地线的接地点有3~5m的距离,有时要用多根导线接地;继电保护的交流电压、交流电流和直流进线,有时为消除高频干扰,在进入测量装置前先经电容接地,经过抗干扰后,引入装置的走线还应远离直流操作电源线及高频回路的导线,不要习惯性地将同一方向的进线捆绑在一起。

其他措施:对继电保护的测量继电器,要进行1MHz脉冲群干扰试验、静电放电试验(一般选8kV试验电压)、辐射电磁场快速瞬变干扰试验;对有可能在继电保护装置四周使用对讲机的场所,进行无线电信号干扰试验,否则在其四周禁止使用无线对讲机或改进屏蔽措施;敷设二次电缆要选好位置,尽量远离高压母线和避免与之平行,尽量远离电容式电压互感器等电容设备,动力电缆与控制电缆不要放在同一电缆层架,信号电压较弱的电缆,尤其要远离电力或信号电压较强的电缆,合理布置和安排电缆走向,以减少和消除寄生电压的干扰;提高设备自身的抗干扰性能,采用性能可靠的滤波装置,使整流后的输出电压波纹系数小于5%;加强接地铜排的维护保养。