电气二次回路抗干扰专题.doc

电气二次回路抗干扰专题 作者： 日期：2 电气二次回路抗干扰专题电磁干扰指“任何可能引起装置、设备和系统性能降低，或对有生命物质产生损害作用的电磁现象。”在电力系统中，随着电力网的迅速发展和电压等级的提高，严酷的强电磁环境对继电保护装置的干扰越来越严重。而电网继电保护装置也发生了划时代的变化，数字保护被广泛应用，其耐受电磁干扰能力远不如电磁型保护。一、常见的电磁干扰源电磁干扰是指出现在测控系统电路上、能产生不良作用的电信号，其影响继电保护和自动装置的正常工作。产生电磁干扰信号的干扰源可以分为如下三种：（1）自然干扰源，指自然界中存在的干扰源，主要指雷电，如一次系统遭雷击对二次设备引起干扰。根据雷击点的不同，雷电流将通过不同路径传入变电站。这种干扰源与人类的活动无关，不可能不让它出现，但可以通过各种方法控制其对电力系统的干扰作用。（2）电力系统内的干扰源，指系统本身存在的干扰源；高压变电站是一个具有高强度电磁场环境的特殊地域，装在高压变电站内的继电保护和自动装置不断受到正常运行情况下和某些偶然情况下（操作及故障）产生的强电磁场干扰。电力系统内的干扰源也包括来自二次回路本身的干扰。（3）电力系统外部干扰源，是与电力系统无关而与人类活动有关的干扰源，如无线电干扰、工作人员在近处使用步话机以及由于人身触及电子设备外壳产生的火花放电等干扰。（一）自然界干扰源 1.雷电干扰源雷击线路形成的雷电过电压波沿线路传入变电站，或雷电直击变电站设备产生过电压干扰源，均可危害变电站设备安全运行，也是造成线路跳闸停电事故的主要原因之一。雷电波侵入变电站，在变电站内经历复杂的折、反射过程，可能使电力设备承受很高的过电压。这个过电压靠避雷器放电限幅。避雷器的导电时间很短，不会引起保护误动，但避雷器的高频放电电流是一种高频干扰源。2.自然辐射自然辐射干扰源的种类非常多，主要有电子噪声、大地表面磁场、大地磁层、大地表面电场、大地内部电场、大气中电流电场、闪电和雷暴电场、太阳无线电辐射和银河系无线电辐射等。对这种辐射带来的干扰，必须在设备上完成屏蔽措施，以保证设备与环境的电磁兼容。（二）系统内干扰源发、变电站测控系统受到的另一最严重的干扰源来自电力系统内部，如交流变电站带电设备产生的电磁场及电晕、断路器和隔离开关等设备的一次操作、电力系统故障等。1.高压输变电工程电磁辐射电磁辐射是指能量通过空间传播的所有现象，即频率从零开始，能量以电场、磁场或电磁波的形式传播的所有现象。在高压输变电工程中，电磁辐射通常指电场辐射、磁场辐射和无线电（电磁）辐射现象。2.操作开关干扰源在电力系统短路、一次系统操作中，都会有电弧产生，此电弧为一高频电流源，将对弱电回路引起干扰。特别是开关在闭合或打开时，会引起长时间的多次重燃，在回路中形成一系列高频电流、电压衰减振荡波。振荡波的电压幅值等于电弧点燃瞬间断口之间的电位差。母线（或电气设备间的连线）相当于天线，将暂态电磁场的能量向周围空间辐射，通过静电耦合或电磁耦合而作用于弱电回路，产生干扰电压。同时通过连接在母线或线路上的测量设备(TA、TV、CVT)直接耦合到二次设备。干扰电压可造成继电保护的误动作或使二次设备损坏，是必须广泛重视和深入讨论的问题。受干扰电压最为严重的点是高频收发信机通道的入口处，因为此处除有电磁干扰的影响外，还有经过结合设备直接耦合过来的干扰分量。经TA、TV二次回路的耦合也不可忽视，特别是CTV。在一些大型变电站投运试验时，这是需要考核和测量的主要项目。3.操作电容器操作电容器产生干扰源的原理，与操作开关产生干扰源的原理相似，区别在于充电暂态电流的大小与其容量和电源内阻相关。如果在同一母线上有其他电容器组在运行，它降低了由被操作电容器看到的阻抗（电源内阻），从而增加了暂态电流的幅值及频率，也更易对相邻回路产生干扰。4.中压开关柜操作柜式断路器多用于10kV中压配电网，新的趋势是将微机保护及控制装置直接装在开关柜处，距中压带电部分极近。当断路器进行充电合闸和断开短路电流时，将对微机保护产生强烈的干扰。5二次回路自身产生的干扰源变电站控制回路中，或发电厂的综合电力设备的数字集成电路装置内，直流回路中有许多大电感线圈，在直流电源进行断开、闭合操作时，线圈两端将出现过电压。二次回路自身产生的干扰源主要来自：（1）触点断开、闭合直流回路中的电感线圈和中间继电器。（2）触点开断交流中间继电器。（3）直流电源接地、中断及恢复。在大型高压变电站，直流回路的对地电容很大，在直流回路操作、相邻回路故障（一点接地）、直流中断后的恢复过程中，保护装置内部的逻辑回路电位也可能会发生变化，其配合关系紊乱，引起信号及跳闸令误输出，或造成断路器偷跳。此同题的解决是一个系统工程，它不仅与保护装置有关，还与直流系统有关。在图1-1中，假若+电源在S处意外接地，由于CT电容器电压不能突变，A点的电压将由原来的-110V变为0V，跳闸线圈YT将会带电，使断路器跳闸。假若YT一端意外接地，由于CP、CN电容器电压不能突变，CP上的电荷可经过电源和跳闸线圈YT放电，CN上的电荷可经过跳闸线圈YT直接放电，使断路器跳闸。为解决此问题，出口继电器的动作电压范围应在55%70%额定电压之间，光耦输入回路也不例外。Q/GDW161-2007线路保护及辅助装置标准化设计规范要求：对于可能导致多个断路器同时跳闸的直跳开入，应采取措施防止直跳开入的保护误动。例如：在开入回路中装设大功率重动继电器，或者采取软件防误措施。 图1-1 直流电源接地示意图(a)直流电源正接地引起误动图；(b)直流电源负接地引起误动图操作系统直流电源接地常常引起断路器偷跳，其中以重瓦斯保护回路最为严重。瓦斯保护的动作触点安装在变压器处，距控制室较远，电缆也较长，因而对地电容较大，为避免重动继电器误动，跳闸出口继电器除要求出口继电器的动作电压范围应在55%70%额定电压之间外，还要求动作功率较大（例如5W以上），但不要求快速动作。现将操作直流电源接地时，重瓦斯保护误动的情况分析如下。回路接线如图1-2所示，KCO和直流系统绝缘监察装置联系起来，构成一个完整的回路。图中C3为电缆对地等值电容，KG和KCO分别为重瓦斯动作信号和出口继电器。 由图1-2可知，正极接地时，KCO线圈两端的电压值可用等值电路图1-3表示。把图1-3中电路进行拉氏变换，变换后的计算图如图1-4所示。图1-2 直流正极接地瓦斯保护回路图 图1-3 图1-2的等值电路 图1-4 图1-3经拉氏变换计算图图1-4中：拉氏反变换得若，则根据正极接地的计算方法，同样可以计算出负极接地时KCO线圈两端电压为当，设，则由此可见，电缆线越长，C3越大，越容易引起KCO动作。因此，必须弄清当直流电源正或负极接地时，是否会引起误动作。为此，应在主变压器气体保护投运前，测出C3的容量，经过计算后，校核出口继电器KCO是否能可靠不动作。6故障地电流引起的地网电位升高变电站的地网中，常因各种原因流过不同类型的电流，电流可能是脉冲的、短时间的或长时间的，这些电流均可能使电网上的不同点出现电位差。脉冲电流的来源，主要是雷电流和操作产生的高频电流，这是最重要的干扰源。长时间电流的来源是正常工作条件下的不平衡工作电流，该零序电流数值较小，因此影响不大。短时间电流的来源是电力系统的接地故障，在有效接地系统中发生接地故障时，不论是直接在变电站内接地，还是在输电线上发生接地，当变电站变压器有接地点时，地网上就会有工频电流流过。时间大约几十毫秒到几百毫秒。接地电流在地网上流动，地网上的各点间产生电位差。这个工频地电位差(称为U)，一旦耦合到电流互感器和电压互感器回路，将对继电保护的正确工作产生严重影响。由于这方面原因产生的事故为数不少，为此，GB/T 14285-2006继电保护和安全自动装置技术规程规定：电流互感器和电压互感器二次回路只允许有一点接地。（三）系统外部干扰源系统外干扰源包括静电放电干扰、无线电步话机的辐射干扰、汽车的杂波、射频电焊机、气体放电管等干扰。 抗静电放电干扰的措施主要是尽量减少静电荷的产生和积蓄，在变电站一般有：（1）变电站应有合格的接地网，每个电子设备必须按各种规程规定接地。（2）变电站的工作人员要避免穿化纤服装，专职工作人员应穿含有金属线的防静电服。（3）在参与电子器件工作时，一定要有完善的防静电干扰措施，严格按注意事项工作。（4）人在接触电气设备时，应先以触摸接地金属器件等方法泄放人体带静电荷后，方可触摸。 电磁辐射对继电保护设备的影响，主要是针对移动式收发信机即步话机的影响，当然也覆盖了其他的电磁场辐射源。现行的控制及继电保护设备的抗辐射能力的标准，只是适用于设备位于控制室中，采用符合规定要求的步话机、距离不小于规定最小距离的条件，不能保证避免由于使用步话机不经心，距离继电器过近时，继电器可能发生的误动作。二、屏蔽接地与屏蔽电缆的接地（一）屏蔽接地用于屏蔽体的接地称为屏蔽接地。接地的作用是使屏蔽体上的感应电荷及时散入大地，使体内设备不受外来电场影响，同时也不对外产生干扰。 1.外壳接地 在实用中，除了要认真考虑设备内部的信号接地外，通常把设备外壳地与大地连接在一起，并以大地为参考点。其原因在于：（1）实现设备的安全接地，以便对设备操作人员实现安全保护。（2）泄放因静电感应在机箱上所积聚的电荷，从而避免由于电荷的积聚、机箱电位升高而造成的设备内部放电。（3）提高设备工作稳定性。如果设备不与大地连接，则设备对大地的电位在外界电磁环境的作用下会发生变化，造成电路工作不稳定。若将设备的信号接地与大地连接，设备就以大地为零参考电位，这样可以有效防止干扰的发生。 由此可见，设备的外壳接地（接大地），除了出于安全目的外，客观上也是抑制干扰的重要手段。在实用中，如果能把接地与屏蔽两大技术配合使用，则对提高设备的电磁兼容性能会起到事半功倍的效果。 图2-1所示继电保护柜接地示图即是把接地与屏蔽两大技术配合使用的实例。国家电网公司十八项电网重大反事故措施（试行）继电保护专业重点实施要求静态保护和控制装置的屏柜下部应设有截面积不小于100mm2的接地铜排。屏柜上装置的接地端子应用截面积不小于4mm2的多股铜线和接她铜排相连。接地铜排应用截面积不小于50mm2的铜缆与保护室内的等电位接地网相连。图2-1 继电保护柜接地示图2接地点的处理（搭接）信号接地是指在两个接地点之间建立导电通路，其中一个是称为“地”的参考电位点。搭接则是在两个金属面之间建立低阻抗的通道。搭接后的金属面成为等电位面，这样就可以实现电路与机壳，或者电路与接地板之间的连接。搭接有以下两种方式：（1）直接搭接，即直接将要连接的两个金属面保持接触。（2）间接搭接，即利用搭接片（中间导体）使两者保持连接。无论哪一种搭接方式，最重要的是要搭接良好，这一点对于射频电流的流动尤其重要。不良搭接产生较大的接触电阻，不能为高频噪声提供低阻抗通路。实现搭接的方法有许多，其中焊接（包括熔焊、钎焊等）是比较好的办法，可避免因金属面暴露在空气中由于锈蚀等原因造成搭接性能下降。压配连接、铆接和用螺母攻螺纹的连接，在高频时都不能提供良好的低阻抗连接。特别是用螺钉连接时，由于配合件中的螺钉运动，使得两部分金属的接触由面接触变成了线接触。更不利的是，由于腐蚀和高频电流的集肤效应，射频电流沿着螺钉的螺旋线流动，使得这种连接在很大程度上呈现了电感性。（二）屏蔽电缆的接地屏蔽电缆应该一端接地还是两端接地，总是一再成为新问题，原因在于不可能只有一个正确的回答。在每一具体情况下，接地是否有效，与其他一系列使用条件有关。在某些情况下，它在带来好处的同时也带来了另外的问题。关键是要了解干扰的原因和干扰的性质。更应区别的是电缆屏蔽是否是工作电流回路的一部分。 1单纯有屏蔽功能的屏蔽电缆的接地 在这种情况下两端接地是必要的，因为屏蔽层能作为补偿导线（短路匝）起到反对磁场干扰的作用。单纯起屏蔽作用的单边的屏蔽接地只在低频时能屏蔽电场的作用，这也只对短的电缆有效。因为一个干扰场完全可以提高远端屏蔽层的电位，与工作电流回路产生耦合，因此从开关站到主控室的屏蔽电缆一定要两端接地。此种情况可能会使电缆屏蔽层过热和烧坏，可在电缆沟上层平行放置截面积足够大的附加铜导体，以减小电网地电位差，防止电缆屏蔽层过热和烧坏。两端接地是很受欢迎的，这在我国运行实践中已得到证实。在主控室内的屏蔽电缆，因主控室本身就是一个屏蔽小室，电磁环境较好，因而可以一端接地。 2作为工作电流回路一部分的高频屏蔽电缆的屏蔽层两端接于接地铜排上 在这种状况下，屏蔽层是工作回路的一部分，有工作电流流动，一般情况下禁止两端接地。但在高频情况下，由于屏蔽层对地的杂散电容的作用，实际上已不是单端接地状况。当雷电流经避雷器注入地网时，冲击电流将造成地电位升高，电缆的电位将随地电位的波动而受到干扰。为此高频屏蔽电缆也应两端接地，并接于接地铜排上。三、电磁干扰的传导路径在高压变电站，有多种渠道将电磁干扰源和受干扰的二次回路或二次设备连接起来。这些耦合渠道包括传导、电容耦合、电感应耦合和辐射。电磁影响的耦合方式见图3-1。 图3-1 电磁影响的耦合机制 （一）直接耦合 直接耦合或金属性耦合是经常出现的，如果两个电流回路具有共同的阻抗Z（可以是简单的一段导线，一个耦合阻抗或一个两端网络），就会产生直接耦合。如图3-2所示，回路I（干扰者）中的电流在共有阻抗Z中产生一个电压降，叠加在回路（被干扰系统）的有用信号上。在这个简单的等值回路中，阻抗Z上引起的干扰可以是共用引线、共用地线等。显然，当两个回路的功率比相差不大时，回路的电流也在回路I中造成干扰。图3-2 两个电流回路经共同阻抗Z的直接电耦合（二）电耦合处于不同电位的两个电流回路之间会发生电的或电容的耦合，如图3-3所示。图中，在220V的引线和回路的引线之间存在一个电场，其影响可以用图3-3（b）的等值回路通过杂散电容C1和C2来描述。工频电压经杂散电容提供了交流电流（位移电流），再经共有的接地回到电源中性线内。经C1的电流在回路的发射机和接收机的ZS和ZE上产生电压降，此电压降作为干扰电压叠加在有用信号上。电路模型中的电耦合以电容器为耦合阻抗，称为电耦合。强电回路与弱电系统靠得越近，平行段越长，静电耦合就越严重。当回路中存在集中电容设备（如电容式互感器、耦合电容）时，则强电回路的暂态电压更容易通过电容耦合方式传到弱电系统中去。 图3-3 电耦合例图 （a）电场模型；（b）电路模型（三）磁耦合在两个或多个环路之间，当一个回路有电流时，会对另一个回路发生磁感应的耦合，称为磁耦合。磁耦合是一个电路产生的磁场对另一回路产生的电感性耦合，它是由于干扰源与被干扰对象之间的互感所引起的，主要由干扰源的电流所决定。当强电回路有大电流通过时，必然在其周围产生大的磁场，从而在其附近的弱电回路上感应出干扰电压。特别是在电力系统操作或发生事故的情况下，强电回路中的电流产生突变，将会引起强烈的电磁感应。 图3-4 磁耦合例图 （a）磁感应模型；（b）电路模型（四）辐射耦合辐射干扰是干扰源系统产生的电磁干扰辐射能量，通过空间电磁波的形式传播到弱电系统中，产生干扰。 图3-5 辐射耦合 图3-6 电磁干扰渗入自动化系统的来源 （五）高压输电线冲击电压经各种耦合干扰二次回路举例图3-7是变电站高压线路有电压冲击波时，经各种耦合途径，干扰电压互感器输出电压的个例分析。 图3-7高压开关场的各种耦合例（1）电场干扰耦合假定CK是高压母线与二次电缆间的电容，CE是二次电缆的对地电容，则引入二次电缆的电容耦合电压分量（共模值）为。如果电缆中的导线对地不对称，还会引起差模电压。当二次电缆回路有一点接地网时，CE，因此为了安全，即使一、二次之间无短路故障，在二次回路上任何时候也都必须保持一点接地。二次回路一点接地也解决了电容式电压互感器高压经层间电容CPS传到二次回路上的电压，道理是一样的。 （二）磁场耦合干扰磁场耦合干扰有两个渠道：（1）当因开关操作产生的高频电流或雷电流通过高压母线时，在高压母线的周围产生磁场，其中的一部分H2被二次电缆与地回路包围，在二次电缆回路上感应出对地的共模电压传到二次设备的端子上。如果二次回路的来、回两根芯线在同一根电缆中，由于相互间间隙极小，中间通过的磁通量很小，因而感应产生的差模电压不大（高频电缆常用外屏蔽网作回线，就是为减小来、回两根线间的间隙，回路包围的磁通很小，理想情况为零）。但如果二次回线走线不合理，例如同一个回路中的来、去两根线由于某种原因被安排在不同的电缆中（为了节省电缆或别的什么原因），这两根芯线间的间距很大，在它们之间将包围很大的磁通，从而在这个回路中产生很大的差模电压，这是设计和施工中经常可能出现的错误，必须确实避免。 （2）通过高压母线的高频电流，最容易通过接在母线上的集中电容注入地网。电容式电压互感器的一次耦合电容、高频通道用的高压耦合电容，都是高频电流最好的入地通道。在图3-7例中，当高频电流I经母线所接电容器入地时，在其周围产生磁场。二次电缆、电容式电压互感器的中间变压器的高低压绕组层间电容、互感器的接地线、变电站地网、二次电缆负载形成了一个闭合回路，包围了此磁通H1，如图中影条部分。在这个闭合回路上会产生高频共模电压，传到二次设备端子上。接地引下线与二次电缆引下线的距离D越大，所包围的磁通越多，在闭合回路上感应的电压越高。在二次回路所接设备上感应的共模电压可用下式表示式中 L电容式电压互感器对地高度 D二次电缆引下线对电容式电压互感器的接地线的距离 R电容式电压互感器的接地线的半径因此，对于电容式电压互感器和高频通道用的耦合电容器，降低电容器的底座高度（降低L），电容器引下线采用多股导线（增大R）和尽可能使引下二次电缆紧靠接地引下线（减小D）是十分必要的。这是对设计和施工的基本要求。 （3）传导干扰耦台 连接耦合电容器到变电站地网的接地线，当通过高频电流I时会呈现高阻抗，因而在NG间产生很高的高频电压eNG。在某次实际拉合220kV开关时，测得通过电容式互感器的一次侧高频电流为1003A，其中大部分经底座入地，约1/3经接地线入地。当时测得底座上二次端子（非屏蔽电缆）对地电压达7.7kV(140英尺外的控制室侧为1.5kV)，只可惜未见到当时底座的对地电压数值。这个高电压通过层间电容Cps和一、二次绕组间的杂散电容经二次电缆传到二次设备端子上。降低NG间电压的方法包括缩短距离L，采用多股接地导线以减低接地线的自感，增加接地线接入地网的密度以减小接地点的阻抗等。 不应当以耦合电容器的接地线作为二次电缆的共用接地线。如果借用电容器底座上一次接地线将二次电缆接地，则eNG将直接沿电缆窜入二次设备，这种做法显然不合适。 高频电流经电容器接地点入地时，将在接地点处产生极高的地电位，因地网对高频为高阻抗，这个高频地电位将沿四周较快地衰减。所以二次回路的接地点与一次接地线的接地点应有一定的距离，如35m。这样可以显著地减小二次回路接地点与控制室中所接二次设备的电位差，也可以减小控制电缆屏蔽层中通过的高频电流，从而减小对芯线的干扰。由于中间变压器高、低压绕组层间电容Cps不对称，在一次电压经过Cps隔传到二次回路设备上的干扰电压中，除了共模分量外，还可能有较大的差模分量。四、变电站抗干扰措施（一）电磁场的屏蔽屏蔽能有效地抑制通过空间传播的电磁干扰。采用屏蔽的目的有两个：一是限制内部的辐射电磁能越出某一区域；二是防止外来的辐射进入基本区域。对变电站二次设备而言，特别是微机型保护装置，对干扰信号比以前的保护装置更敏感，因此，需要更加完善的抗干扰屏蔽措施。机壳及保护屏框的屏蔽至关重要。电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点规定：集成电路及微机保护屏宜采用柜式结构，保护本身必须可靠接地。（二）继电保护室及控制室的屏蔽为了使控制装置与继电保护正常运行，一方面要求这些二次电子设备本身具有符合要求的抗电磁干扰能力；另一方面，在变电站的设计和建设中应采取相应措施，使得传到这些二次设备上的干扰水平降低到它们可以接受的水平。两者之间必须取得协调。当然，最好在一次干扰源上降低干扰水平，但这个方法行之不易，有的不可能。在可能采取的措施中，最重要的是一次设备的接地问题。尽可能降低次设备的接地阻抗（如避雷器、电流互感器、电压互感器），降低因注入高频电流产生的暂态电位升，并构成一个具有低阻抗的接地网，以尽可能降低变电站内的地电位差，从而降低对二次回路及设备的干扰，这具有特殊的重要意义。1.继电保护室及控制室的屏蔽 继电保护装置一般装设在远离高压设备与导线的控制室，由控制室金属结构及小间产生屏蔽效应，已可避开高压设备和导线的直接电磁辐射的影响，而无需特殊防护。 当控制室邻近高压设备或为高压线路所跨越时，可能电场和磁场强度很高，而室内二次设备没有特殊抗干扰措施而且又以非屏蔽电缆相互连接的特殊情况下，不得已时，需要将继电保护室或控制室实现屏蔽。经验表明主要措施有两条：（1）将所有房体结构的加强筋和钢结构等全部焊接联通，这样可以取得20dB的屏蔽效果。 （2）对控制室包括地板在内装一夹层，实现连续的金属屏蔽。夹层材料用镀锌冷轧薄钢板最好，也可以用金属网。但需要注意的是，在施工过程中必须保证屏蔽金属板（网）间的相互联通。 上述两种措施的综合作用，可以取得的屏蔽效果约为60dB。 一般情况下，为了应对接近变电站的雷击，实现二次设备的防护，控制室上的避雷针必须用多根周边导体与地网相连。金属结构与钢筋混凝土的加强筋必须联通，上端与避雷针相连，下部与地网相连，以形成有效的网络法拉第笼。 2.装在中压开关柜上的微机保护装置 中压断路器操作时产生电磁干扰，对极为邻近操作断路器的微机保护装置将带来严重的影响。装在中压开关柜上的微机保护装置，应当有不小于60dB的屏蔽能力。 3.机壳及保护屏柜对电磁场的屏蔽机壳及保护屏柜均必须可靠接地，可以起到对电场、电磁场的屏蔽作用。（三）网控室及变电站等电位面的构建1.网控室等电位面构建一般微机保护装置都集中在主控制室，为了实现可靠通信，必须将联网的中央计算机和各套微机保护及微机控制装置都置于同一等电位面上。这个等电位面应该与控制室地网只有一点联系，这样等电位面的电位可以随地网的电位变化而浮动，同时也避免控制室地网的电位差窜入等电位面，从而保持联网微机设备的地之间无电位差，保证联网通信的可靠运行。构建方法是把所有保护和控制屏的100mm2铜排连成一体，一点接地。没有必要将保护盘100mm2铜排对地绝缘。虽然保护盘骑在槽钢上，槽钢上又置有联通的铜网，铜网与槽钢等的接触只不过是点接触，接触电阻大。即使接触的地网两点间有外部传来的地电位差，此电位差经接触电阻和铜排才能形成电流回路时，大部分压降均降在接触电阻上，铜排因其电阻值远小于接触电阻而几乎不产生电位差，因而铜排上各点仍可以认为是等电位点。实际上保护盘100mm2铜排对地绝缘也是很难做到的，因为保护装置的外壳对保护屏并没有绝缘，保护装置的外壳接铜排，保护屏与地不绝缘。应该说，这里的一点接地指很小电阻的一点连接。2.电缆沟上层放置并联接地导线电缆沟上层放置并联接地导线，等于在变电站相互连通的电缆沟上层形成一树枝状的并联接地网。它紧靠控制低压电缆（控制低压电缆应放在其下层），与控制室地网一点连接。这样放置理由如下： (1)当母线上有高频电流流过时（如拉、合开关），由于并联接地导线的存在，降低了地网与各二次回路间的环路面积，降低了共模干扰电压。 (2)在系统故障或雷电流注入大地，地网有电位差产生时，可减少屏蔽层通过的电流，防止电缆外皮过热，还可减小对芯线的干扰。 (3)当母线上有高频电流流过时，高频电流产生高频磁场，在并联接地导线地网中会感应出高频电流，该高频电流会产生去磁磁场，从而减小和净化电缆沟内下层的干扰磁通，减小磁场感应。3.网控室及变电站构建等电位面实施细则 为保证控制室及变电站能构建成较为理想的等电位面，国家电网公司十八项电网重大反事故措施（试行）继电保护专业重点实施要求对此有具体要求： (1)应在主控室、保护室、敷没二次电缆的沟道、开关场的就地端子箱及保护用结合滤波器等处，使用截面积不小于100mm2的裸铜排（缆）敷设与主接地网紧密连接的等电位接地网。 (2)在主控室、保护室柜屏下层的电缆室内，按柜屏布置的方向敷设100mm2的专用铜排（缆），将该专用铜排（缆）首末端连接，形成保护室内的等电位接地网。保护室内的等电位接地网必须用至少4根以上、截面积不小于50mm2的铜排（缆）与厂、站的主接地网在电缆竖井处可靠连接。 (3)静态保护和控制装置的屏柜下部应设有截面积不小于lOOmm2的接地铜排。屏柜上装置的接地端子应用截面积不小于4mm2的多股铜线与接地铜排相连。接地铜排应用截面积不小于50mm2的铜缆与保护室内的等电位接地网相连。 (4)沿二次电缆的沟道敷设截面积不小于lOOmm2的裸铜排（缆），构建室外的等电位接地网。 (5)分散布置的保护就地站、通信室与集控室之间，应使用截面积不小于l00mm2的、紧密与厂、站主接地网相连接的铜排（缆），将保护就地站与集控室的等电位接地网可靠连接。 (6)开关场的就地端子箱内应设置截面积不小于lOOmm2的裸铜排，并使用截面积不小于lOOmm2的铜缆与电缆沟道内的等电位接地网连接。 (7)保护及相关二次回路和高频收、发信机的电缆屏蔽层应使用截面积不小于4mm2多股铜质软导线可靠连接到等电位接地网的铜排上。 (8)在开关场的变压器、断路器、隔离开关、结合滤波器和电流、电压互感器等设备的二次电缆，应经金属管从一次设备的接线盒（箱）引至就地端子箱，并将金属管的上端与上述设备的底座和金属外壳做良好焊接，下端就近与主接地网做良好焊接。在就地端子箱处将这些二次电缆的屏蔽层使用截面积不小于4mm2多股铜质软导线可靠单端连接至等电位接地网的铜排上。 (9)在干扰水平较高的场所，或是为取得必要的抗干扰效果，宜在敷设等电位接地网的基础上使用金属电缆托盘（架），并将各段电缆托盘（架）与等电位接地网紧密连接，并将不同用途的电缆分类、分层敷设在金属电缆托盘（架）中。 按照上述要求构建的等电位面及接地铜排布置示意图如图4-1和图4-2所示。图4-1 构建网控室及变电站等电位面示意图注：图中（1）（9）对应文中国家电网公司十八项电网重大反事故措施（试行）继电保护专业重点实施要求的（1）（9）条。图4-2 变电站构建等电位面接地铜排布置示意图（四）开关场到控制室使用屏蔽电缆的规定对开关场到控制室的电缆线，电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点规定： （1）用于集成电路型、微机型保护的电流、电压和信号线，应采用屏蔽电缆，屏蔽层在开关场与控制室同时接地；各相电流线、电压线与其中性线应分别置于同一电缆内。 （2）不允许用电缆芯两端同时接地的方法作为抗干扰措施。 （3）高频电缆应在两端分别接地，并靠紧高频同轴电缆敷设截面积不小于100mm2两端接地的铜导线。 （4）动力线/电热线等强电线路不得与二次回路共用电缆。国家电网公司十八项电网重大反事故措施（试行）继电保护专业重点实施要求规定： （1）合理规划二次电缆的路径，尽可能离开高压母线、避雷器和避雷针的接地点、并联电容器、电容式电压互感器、结合电容及电容式套管等设备，避免和减少迂回，缩短二次电缆的长度，与运行设备无关的电缆应予拆除。 （2）交流电流和交流电压回路、交流和直流回路、强电和弱电回路，以及来自开关场电压互感器二次的4根引入线和电压互感器开口三角绕组的2根引入线，均应使用各自独立的电缆。 （3）双重化配置的保护装置、母差和断路器失灵等重要保护的启动和跳闸回路，均应使用各自独立的电缆。 1.相电流、电压线与其中性线应分别置于同一电缆内 这一措施的主要目的是减小信号回路包围空间变化磁通的面积，从而降低磁场对信号的磁感应干扰。在施工时必须注意，坚决反对从其他电缆中借电缆备用芯使用。 下面介绍一个电压信号受磁场干扰误动的实例。 2006年4月28日14时14分43秒，某电厂220kV出线保护，在本侧发生区外故障时，纵联零序方向保护误动。 （1）电厂侧误动保护故障录渡图如图4-3所示。从图可知，本次故障为A、B相间故障，两故障相电流大小相等、方向相反；两故障相电压大小相等、方向相同。该故障不应有零序电压和零序电流出现。但是，图中除有总启动信号和收到对侧判为正方向故障发来的允许信号外，还录到了工频零序电压和零序电流信号、本侧的断续发信开关量变位信号。因而本侧正方向元件误动跳闸。图4-3 电厂侧误动保护故障录波图 （2）零序电压产生原因分析。图4-4是电厂侧TV的实际接线图，从图中可知：母线TV的零线并未与三相电压放在一根电缆中，而是用线路TV的零线来代替，母线Y接线零线和开口的零线及线路TV的零线共用一芯，零序电压线形成环路。在线路正常运行时，系统一次的三相电流对称，在空间产生的磁场不会很强，母线三相电压回路感应的电压基本上是母线的真正电压，三相电压对称，零序电压为零。在此次故障时，由于发生的是相间故障，三相电流中有两相出现了大电流，空间电磁场增强，零序电压电缆环路包围面积（斜影部分）内的磁通变化产生了附加零序电动势，于是产生了零序电压。图4-4 电压回路接线图（3）零序电流产生原因分析。将图4-3所示故障电流放大，如图4-5所示，两相电流中均有相当大的直流分量，在大约10ms后，电流波形出现了不同程度的畸变，形成了脉冲零序电流，这是因两相TA的暂态饱和不一致所造成。（4）电压、电流回路均出现了不应有的信号，是此次误动的原因。图4-5故障电流录波图2.屏蔽电缆的接地方式开关场到控制室的控制电缆屏蔽层需两端同时接地。开关场到控制室的控制电缆屏蔽层两端接地的好处有两个：（1）当操作隔离开关和断路器时，母线上会产生暂态电流，产生的磁通的变化率很大。若屏蔽层两点接地，电缆的屏蔽层与大地形成通路，在屏蔽层和大地回路中产生电流。该电流产生的去磁磁通，将抵消母线暂态电流产生的磁通对电缆芯线的影响。（2）屏蔽层两端接地，可以降低由于地电位升产生的暂态感应电压。当雷电流经避雷器注入地网使变电站地网中的冲击电流增大时，会产生暂态的电位波动，同时地网的视在接地阻抗也暂时升高。相距数百米乃至千余米的变电站与通信站之间用屏蔽电缆相连。为了抗干扰，屏蔽电缆层必须两端接地。为此，推荐以2100mm2粗铜线将两侧地网联通，然后实现屏蔽两端接地。否则电缆屏蔽层有可能烧毁。（五）高频同轴电缆屏蔽层接地从耦合电容器底座引下高频同轴电缆，和从电容式电压互感器底座引下二次电压电缆的情况极为相似。因此，凡是适用于电容式电压互感器的相应抗干扰措施也都适用。例如：（1）降低底座高度，用多根导线作为一次接地线，并增加一次接地点的电网密度。（2）二次电压电缆的接地线不得借用一次接地线。（3）二次电缆从底座引下时，应尽可能与一次接地线靠近。（4）二次电缆回路的接地点应离一次接地点有一定的距离，如35m左右。（5）二次电缆引下底座后所装入的铁管，上端应在底座处良好焊接，下端就地与主接地网联通。高频同轴电缆回路与二次电压电缆回路有一个重要的不同点是：一般控制回路用电缆的屏蔽层专为屏蔽而设置，必须在两端接地；而高频同轴电缆的屏蔽层则一身兼二职，除起屏蔽作用外，同时又是高频通道的回程导线。它是否也应当实现两点接地？如何接地？ 长期以来，结合滤波器中的匹配变压器一、二次绕组出厂时，已经将两侧接地点连在起了。安装就位后，自然地形成了高频同轴电缆在耦合电容器接地端借用一次接地线实现接地。这显然是不合理的。近年来国产的新型号结合滤波器将一、二次侧在电气上分开，一次侧作接地线的引出点引出，二次侧悬空。避免一次接地引线上的高频电压直接引入高频电缆。连上高频电缆以后，由二次工作人员连接接地。从抗干扰角度而言，两点接地为好。但最让人担心的是，在某些故障情况下，短时流过电缆芯的电流（由屏蔽层电流耦合的电压而引起的电流）可能使匹配变压器饱和，从而使载波通道失效。部颁反措要点明确规定高频电缆应当在开关场和控制室两端同时接地。而为了进一步降低两端间的地电位差，同时尽可能降低屏蔽层两端间因两端接地而引入的通过屏蔽电流引起的电压降（由耦合阻抗引起的干扰电压），反措要点又规定与同轴电缆并联敷设紧邻的100mm2粗铜导线。高频电缆屏蔽层两点接地，可以显著地降低收发信机入口的干扰电压，保证收发信机安全运行。但屏蔽层两点接地后，当高压电网发生接地故障，接地电流通过变电站地网时，在该两点间的工频地电位差将形成纵向电压引入高频电缆回路，使高频电缆芯中有工频电流流过。反措要点中规定与同轴电缆并联敷设紧邻的100mm2粗铜导线会缓解此问题，但根本解决还需在高频电缆所联回路上解决。（六）互感器接地GB/T 14285-2006继电保护和安全自动装置技术规程对互感器的安全规定是：（1）电流互感器二次回路必须有且只能有一点接地。一般在端子箱经端子排接地。但对于有几组电流互感器连在一起的保护装置，如母差保护、各种双断路器主接线的保护等，则应在保护屏上经端子排接地。（2）电压互感器二次回路只允许有一点接地，接地点宜在控制室内。独立的、与其他互感器无电联系的电压互感器也可在开关场实现一点接地。为保证接地的可靠，各电压互感器的中性线不得接有可能断开的开关或熔断器。（3）已在控制室一点接地的电压互感器绕组，必要时，可在开关场将二次绕组的中性点经放电间隙或氧化锌阀片接地。应经常维护检查，防止出现两点接地的情况。 （4）来自电压互感器二次的4根开关场引出线中的零线和电压互感器三次的2根开关场线出线中的中性线必须分开，不得共用。1.电流及电压互感器二次回路必须有一点接地电流及电压互感器二次回路必须有一点接地，其目的是保证人身和二