浅析综合自动化设备过电压的原因及措施

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　　摘要：本文主要根据笔者多年的工作实践, 阐述了电网综合自动化系统设备多次因过电压的造成设备损坏的原因进行分析，并指出自动化设备防过电压能力不足的因素，以及提出了几项改造措施。

　　关键词：自动化设备,过电压,措施

　　引言

　　110kV变电站实行无人值班以来，变电站端的综合自动化系统设备因受雷击过电压而损坏、退出运行的现象多次发生，给电力生产运行带来了不良影响。加强自动化设备的防过电压能力，提高调度自动化系统的可靠性，已经成为当务之急。

　　1分析自动化设备出现过电压原因

　　基于现场运行经验及对变电站远动装置结构分析，我们对自动化设备过电压问题的机理进行了分析，认为现阶段主要有以下几方面原因：

　　(1)雷电对计算机等弱电设备的干扰和破坏

　　对于低压设备而言，雷电是主要的干扰源之一。雷击建筑物的防雷装置时，一方面将建筑物内地电位的升高;另一方面雷电流对二次电缆和设备产生强电磁干扰，导致设备损坏和数据传输的混乱。资料表明，雷电波所产生的电磁波脉冲强度极高，对附近设备，特别是计算机等弱电设备，可引起电路性能恶化和部分元件烧毁。

　　(2)远动装置的回路复杂，容易遭受干扰

　　远动装置有交流采样回路、遥信输入回路、通讯回路、控制输出回路和电源回路，干扰可以从上述各个回路进入到装置内部，使装置遭到破坏。因此在有可能受到干扰的地方都要采取一定的措施，确保装置的可靠运行。

　　(3)远动装置内部的一些原因

　　a、遥测回路设计有问题，过电压可以直接从PT进入遥测的采样单元而对装置造成破坏;

　　b、装置的内部布线有问题，表现在：通讯总线没有采用屏蔽线，弱电跟强电平行布线，弱电间的连接没有采用屏蔽线。

　　(4)旧变电站的防雷接地的缺陷

　　老式变电站控制室的防雷往往由室外变电所场的防雷措施兼顾，设计时没有考虑到计算机等弱电设备的防过电压能力较弱的弱点，没有专门的防雷措施。因此在控制室的设备微机化后，需要改善控制室的防雷措施。另外，旧变电站运行时间较长，地网锈蚀严重及接地点连接处因锈蚀导致接触电阻增大，地网的接地电阻不符合要求。

　　2. 操作过电压的传递途径

　　操作过电压的传递是一种电能传递过程，任何电能传递都通过电与磁的途径实现。二次回路突然切断电感电路的电流时，所产生的操作过电压，通常有以下四种途径传播：

　　(1)通过开关触点间的电弧传入综合自动化装置;

　　(2)原来线圈的磁场能量会转换成分布电容的电场能量，这说明分布电容起到传递过电压的作用。;

　　(3)磁场的耦合作用也会传递过电压，过电压的振荡电流产生交变磁场，有部分磁力线与受干扰回路耦合，在其中产生感应电势，这是由磁场耦合而传递过电压的。

　　(4)在二次回路操作过程中，多数情况是电压较大，电流不一定大。控制回路常采用多芯电缆，缆芯平行且靠得很近，静电互感系数比较大，而磁力线绝大部分集中在断路器、继电器、跳合闸线圈等铁心线圈回路中，与之相比缆芯之间交链的磁力线很少，互感系数较小。因此，操作过电压比感应电压大得多，这也说明过电压主要是通过分布电容进行传递。

　　3、操作过电压防范措施

　　具体防范措施应考虑从技术措施和组织措施两方面着手。当突然切断电感回路的电流时，会产生操作干扰电压，其特点是幅值大，频率高。幅值大则产生过电压，频率高则易通过分布电容传递。据此特点而采取如下技术措施：

　　(1)线圈两端并联阻容支路

　　这种办法不仅适用于直流电路也适用于交流电路。其结线方式是把阻容支路并联在线圈两端。在增加的并联支路所组成的回路中，电阻被调整到临界值，因而当开关切断载流线圈电流时不产生振荡。另一方面，由于两支路的时间常数相等，因而不管总电流随时间如何变化，两支路中的自由电流分量总是大小相等，方向相反。电源支路中自由电流分量等于零，也就是说，当开关切断线圈电流时，线圈两端的电压为零。所以这种结线方式，不仅可消除操作过电压，同时也消除了在切断感性负载时，开关触点间产生的电弧及火花。

　　(2)线圈两端并联非线性电阻

　　二极管是常用的非线性电阻。为防止操作时的过电压，常用方法是在线圈两端并联一个非线性电阻，当突然切断电感电路的电流时，往往会产生较大的反电势，由于并联二极管，反电势通过二极管被短路，线圈中的自由分量电流是按指数形式衰减。线圈的端电压等于二极管的压降，其值远小于电源电压。这样，二极管就能消除振荡过电压的产生。但这种办法不适用于交流电路。

　　(3)采用具有金属屏蔽层的电缆

　　当二次回路中的电缆靠得比较近时，一根电缆的高频电压，会通过分布电容传递到附近另一根电缆缆芯上，为减少过电压的传递，最好采用有金属屏蔽层的电缆，并将屏蔽层在电缆两端分别接地，从而使操作过电压的磁力线绝大部分集中在屏蔽层，不会进入电缆内部，从而避免了过电压的传递。

　　如果电缆没有金属屏蔽层时，将电缆内备用缆芯接地，同样也能起到减少操作过电压传递的效果。

　　同时，在完善技术措施的前提下，还应在组织措施方面进行规范，我站的具体做法是在操作规程中规定：综合自动化装置停电前，应先将该设备的所有跳闸、联跳出口压板断开，然后才能拉开二次回路电源;二次回路复电后，应先将保护手动复位，然后再连接出口压板，以确保装置不发生误动作。

　　另外，在采取防止操作干扰过电压的措施时，还应注意不能影响装置的正常工作。

　　4.结论

　　在实施上述防过电压措施后，经过2年多运行实践证明，变电站远动设备的故障情况大幅减少，有效地防止过电压引起自动化设备损坏事故发生，提高了调度自动化系统的可靠性,使调度员在雷雨天气下也能准确掌握变电站的运行情况,并及时做出反应,对电网的安全运行有着及其重要的意义。

　　参考文献:

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　　[2]张娜;双纤自愈型光数传终端的研究与实现[D];华北电力大学;2002年

　　[3]王伟,林雷;变电站综合自动化设备电磁干扰问题[J];现代电力;1999年02期

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