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电力系统噪声

1、操作引起的噪声干扰

当发生高压线路或高压母线空载投入或切断、补偿电容器投切、电容式电压互感器投切、电力系统跳闸等情况时,均可引起瞬时过电压(浪涌)和高频振荡。浪涌电压和高频振荡电流的噪声可达相当大的数值,通过电磁感应静电感应和公共电路的耦合窜入二次回路,造成对装置的干扰。

运行实践表明,高压瞬变电压的频带为5kHz~10MHz,振荡周期在50μs以内,重复率为1~100次/s、尖峰电压为200~3000V、衰减时间达数秒,严重地威胁了继电保护的正常工作。

2、耦合引起的噪声干扰

不同耦合方式产生不同耦合噪声,即电磁耦合、静电耦合和公共阻抗耦合,将产生不同的噪声干扰。

电磁耦合产生的干扰是电容式电压互感器(CVT )投人时,通过电磁感应在二次回路中所引起的噪声。如图2(a)所示,变压器绕组和断路器带电部分的分布电容,CVT 的分压电容C1、C2,高压线路电感、引线电感及接地网的电阻、电感等形成高频振荡回路。该回路所产生的高频振荡电流,流过接地网和两端都接地的中性线。如果CVT的二次引线与接地网、高压线路平行,则电磁耦合将在二次回路内产生很高的电压,此电压施加在继电保护装置的机壳,将产生高达数千伏的共模噪声。由于电压回路的控制电缆芯间对地阻抗往往不相等,因而在电压二次回路各相间可引起很大的差模噪声。

静电耦合产生的干扰,是控制电缆处在发电机母线、电力变压器、高压线路和高压设备带电部分的强大电场时,控制电缆、带电体与大地间存在分布电容,通过静电耦合或电容耦合,在二次控制电缆内产生差模噪声,差模电压是由于两电缆芯对干扰源或大地的电容不相等所引起的。

公共阻抗耦合产生的干扰是电容式电压互感器(CVT )投入时,所产生的暂态电流流过图2(b)所示的接地线,如将接地线分布电阻和电感用集中参数表示,图中未画出,暂态电流在集中阻抗上引起压降,使CVT 二次绕组中性点和接地点电位升高,在装置外壳呈现过电压,使低压设备和控制电缆烧毁。

发电厂和变电所内的一、二次回路及屏、箱的外壳多处接地,并且最终接入接地网,噪声电流将部分或全部流过接地网的金属结构,从而引起公共阻抗耦合噪声。

3、直流和站用电系统操作引起的噪声干扰

当突然切断带电感的中间继电器、电磁阀、接触器、断路器操作线圈时,这类带电感器件的两端将出现感应电压,这是一个主要的噪声源。

继电器触点断开为例,开断电感器件时,在其线圈两端会产生暂态过电压,其电压波形中含有高频暂态分量,经导线分布电容和绝缘电阻侵入数字逻辑系统,导致逻辑关系紊乱,可引起装置误动作。

屏蔽措施:

屏蔽共分两种,即电场屏蔽及磁场屏蔽。电场屏蔽是利用电的良导体封闭噪声源,或噪声接收敏感电路,使其在电磁场内产生涡流效应,防止干扰信号发出或接收;磁场屏蔽采用高通导磁材料制成屏蔽层,以防止低频磁通干扰。电子设备、测量仪器及仪表屏蔽时遵循以下原则:电场屏蔽罩必须与被屏蔽的电路零信号基准电位相接;磁场屏蔽罩必须封闭形成磁通路,不能有缝隙。合理设置接地点是抑制噪声与防止干扰的主要措施。特别应注意的是接地线尽可能短,例如变压器屏蔽层,一、二次绕组间的屏蔽层都需要接地,可以有效防止耦合电容、匝间分布电容的噪声传递。

隔离措施:

隔离是使电路相互独立,不成回路。有效地切断噪声通道,常用方法有三种:采用光电耦合器件;用继电器隔离(因为继电器的信号动作与控制触点动作分在两个电路中);用隔离变压器隔离,选频滤波用RC 或LC 滤波电路,消除或抑制直流电源传递的噪声。

加装浪涌保护器等电位的原理,提前将浪涌电流泄放入地,

当过电压出现时,瞬变电压抑制二极管(TVS)作为速度最快的元件首先动作,开始泄放电流,并将输出电位在其截止电压上,有效地防止了过电压对设备的损害。

抗干扰方法中,最重要的是屏蔽技术和接地技术,正确应用这两种技术,将会显著减小噪声干扰,另外再辅以相应的隔离措施,则可基本消除干扰,从而确保继电保护装置的正确工作,实现电力系统的安全、稳定运行。


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