PDF《就地化IED 在开关场无防护安装的接地及抗干扰方法》

1 开关场电磁骚扰及其影响分析 开关场的电磁骚扰机理及其对I E D 设备的影 响是个非常复杂的问题, 在电磁骚扰产生时, 电场骚 扰和磁场骚扰交替传递, 辐射骚扰和传导骚扰相互 转化, 各类电磁骚扰的频率、 幅值、 波形也不尽相同, 现实中往往是多种骚扰方式叠加出现的, 很难通过

8 5 第4 1卷第1 6期2017年8月2 5日Vol.41N o .

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5 h t t p : / / ww w. a e p s G i n f o . c o m 建模仿真的方法对电磁骚扰的能量频谱、 传递路径 及影响范围进行定量评估.本文采用电磁兼容三要 素方法结合开关场电磁骚扰特点对开关场电磁骚扰 模型及其对I E D 的影响特性进行定性分析. 图1为开关场的电磁骚扰机理示意图. 图1 开关场电磁骚扰机理 F i g .

1 E l e c t r o m a g n e t i cd i s t u r b a n c em e c h a n i s mo f d i s t r i b u t e ds w i t c hy a r d 开关场的骚扰源主要包括: 一次设备绝缘击穿 或间隙放电产生的快速瞬变干扰;

开关及刀闸操作 时产生的快速瞬变干扰;

气体绝缘全封闭组合电器 ( G I S ) 断路器操作时产生的 V F TO 干扰;

雷击导致 的电磁暂态过电压;

高压一次设备运行时产生的工 频电磁场等[

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2 1 ] .耦合路径主要有: 骚扰通过空间 辐射至I E D;

骚扰通过信号电缆传导至I E D;

骚扰通 过接地线传导至I E D;

骚扰通过电缆的天线作用辐 射至I E D 等.敏感源就是就地化的I E D, 主要的端 口有: 电源端口、 信号端口、 通信端口、 外壳端口等. 根据文献[

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2 1 ] 的实测结果, 电磁骚扰的上升时间 最短只有几纳秒, 频率范围宽达上百兆赫兹, 电场瞬 时幅值最大达到几十千瓦每米, 磁场瞬时幅值最大 达到几百安每米.各类电磁骚扰通过多种耦合路径 进入就地化I E D 的外部端口, 如果外部端口的泄放 或抵抗能力不足时, 电磁骚扰产生的共模电流就会 流过就地化I E D 内部的敏感电路, 导致电路工作状 态的改变, 从而使得就地化I E D 出现异常, 这就是 开关场电磁骚扰引发就地化I E D 异常的根本原因. 对于开关场的骚扰源, 可以通过一次设备技术 创新和良好接地的办法进行改进, 本文对此不展开 论述, 重点对耦合路径、 敏感源抗干扰能力进行分析 和改进.就地化保护方案中的光纤通信、 电缆信号 简化、 开关场就地布置等技术就是对耦合路径的改 变和优化, I P

6 5防护和金属外壳的技术要求就是对 敏感源抗干扰能力的提高.本文第2节和3节分别 对接地方案和抗干扰设计进行了深入的 分析和研 究, 提出 了优化开关场电磁骚扰耦合路径和增强IED抗干扰能力的方法.

2 接地方案 对于就地化I E D 来说, 在接地方面需要重点研 究的内容是开关场的二次等电位地网设计、 就地化 I E D 的接地方法、 线缆的接地及屏蔽方法. 传统I E D 设备出现与接地有关的异常, 通常有 三个方面的原因.第一是设备的信号端口中有些电 信号传输是以大地为参考, 这种回路最容易受到信 号电缆屏蔽层两端电压差的影响, 如常规线路保护 中用于差动通信的数据复接 E 1电口, 如果同轴电 缆屏蔽层处理不好, 遇到外部干扰时会产生通信误 码.第二是在变电站建设中实际存在的强弱电电缆 混合布置的情况, 这种情况下电缆之间通过分布电 容形成耦合, 共模骚扰电流从外部端口进入I E D 设 备内 部, 可能导致IED内部电路工作异常, 需要IED的外部端口具备足够强的防护能力.第三是变 电站接地网比较复杂, 等点位联结点较多, 虽然有二 次等电位地网的存在, 也要求二次等电位地网与主 接地网一点相连, 但由于I E D 设备外壳和屏柜在安 装处连接在一起, I E D 设备还有专门的接地线到屏 柜内的二次等电位铜排, 再加上各个等电位连接点 接触阻抗也有差异, 不同厂家的I E D 设备还有接地 和浮地的不同设计原理等, 造成电磁骚扰路径多样 化、 分析难度大的问题[