一种新的二次电缆屏蔽层接地方式

摘要

本发明涉及电力系统领域中微机型继电保护装置和自动控制装置抗干扰的方法，提出了一种区别于传统单端接地或两端接地的新型二次电缆屏蔽层接地方法，即在开关场的一端经适当电阻R接地，位于控制室的另一端直接接地。该方法首先估算出流过二次电缆屏蔽层的实际电流Id，然后将在开关场一侧的接地电阻R选取为：R＝((Id/kIb)－1)RS其中，Ib为烧毁电缆屏蔽层的临界电流，Rs为电缆屏蔽层的等效电阻，k为可靠系数，一般可选为0.8。在超高压/特高压变电站中，采用这种新的二次电缆屏蔽层接地方法，既具有两端直接接地时良好的抗干扰效果，也避免了当地电流和干扰过大时烧毁屏蔽层的危险。

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统领域，更具体地涉及微机型继电保护装置和自动控制装置抗干扰的方法。

背景技术

在电厂和变电站中，各种电磁干扰都会通过不同耦合方式使二次电缆中的信号发生畸变，从而导致微机保护与控制装置的误(拒)动作，进而危及电力系统的安全稳定运行。因为现在超高压变电站以及即将兴建的特高压变电站中电磁干扰都比较严重，所以应尽量减少由二次电缆侵入的电磁干扰水平。提高二次电缆电磁干扰的防护水平需要正确理解电缆屏蔽层的作用以及屏蔽层应如何正确接地。传统的二次电缆屏蔽层两端接地方式在地电流大的场合可能会引起屏蔽层烧毁。因此提出了一种新的二次电缆屏蔽层接地方式。

发明内容

提出一种区别于传统单端接地或两端接地的新型二次电缆屏蔽层接地方法，即在开关场的一端经适当电阻R接地，位于控制室的另一端直接接地。该方法首先估算出流过二次电缆屏蔽层的实际电流I_d，然后将在开关场一侧的接地电阻R选取为：

$R=(\frac{I_d}{{\mathrm{kI}}_b}-1)R_S---\left(1\right)$

其中，I_b为烧毁电缆屏蔽层的临界电流，Rs为电缆屏蔽层的等效电阻，k为可靠系数，一般为0.8。

当采用新型接地方式时，可把屏蔽层一端的接地电阻R接在开关场处离一次设备接地点3～5m左右处，屏蔽层的其它接地点的处理方法仍然可以沿用传统推荐接地方式。在超高压/特高压变电站中，采用这种新的二次电缆屏蔽层接地方法，既具有两端直接接地时良好的抗干扰效果，也避免了当地电流和干扰过大时烧毁屏蔽层的危险，可以达到较好的电磁兼容效果，而且不会引起负面天线效应。这种方法不必附加铜排，新站、老站均可以方便地采用。

附图说明

图1显示了本发明简化的示意图；

图2描述了在具有电容式电压互感器(CVT)的AIS变电站开关场中，在各种最具有典型意义的电磁干扰耦合途径下，本发明更加详细的布置示意图。

具体实施方案

目前，国内典型和传统的电缆屏蔽层推荐接地方式如下所述：220kV及以上电压等级变电所，由开关场引入微机保护及控制装置的二次控制电缆，均应使用屏蔽电缆，屏蔽层在离一次设备接地点3～5m左右处、二次设备盘和进入控制室内电缆夹层的适当地点等三处实现接地。其实，这也属于“两点接地”的范畴，即指在开关场和控制室两点接地。二次设备盘和进入控制室内电缆夹层的适当地点之间的距离不会太远，其间交链的磁通并不多，这部分磁通不会引起太高的干扰电压，所以这两点可近似看作“一点”。在进入控制室处电缆夹层的适当地点接地，主要是为了尽可能避免高频屏蔽电流流入二次设备的接地引出线。

本发明提出的二次电缆屏蔽层新型接地方式，即在开关场的一端经适当电阻R接地，位于控制室的另一端直接接地。接地电阻R的数值一般可以选取为与电缆屏蔽层的等效电阻Rs相等，或依据实际情况另行选取。

下表给出了不同电压等级的空气绝缘变电所在隔离开关与断路器操作时，把一根长26.5m的试验电缆(电缆屏蔽层两端接地)置于激励母线下方地上，测得的流过试验电缆屏蔽层感应电流的峰对峰值。

表1  不同电压等级的空气绝缘变电所在隔离开关与断路器操作时流过试验电缆屏蔽层感应电流的峰对峰值

    系统电压(kV)    流过试验电缆(开路)屏蔽层的感应电流(A)    隔离开关操作(合闸与断开)    115    230    500    25.8    52.3    56.1    断路器操作(合闸)①    115    230    500    0.36    2.4    5.3

①对于分闸操作，除以3。

超高压变电站内实际的电缆长度一般远大于26.5m，因此，根据上表结果可以想见，在230kV和500kV隔离开关操作时，如果电缆屏蔽层两端接地，那么流过电缆屏蔽层的电流相当大，有把电缆屏蔽层烧毁的可能性。首先可以根据实际二次电缆的长度与试验电缆长度(26.5m)的比例，参照上表估算出在不同电压等级下流过二次电缆屏蔽层的实际电流，设为I_d，即I_d＝实际电缆长度/试验电缆长度*相应电压等级下的参考试验电流值(即，表1中相应电压等级下的参考值)。也可以通过在某个测试点测试出该点的试验电流，估算出流过二次电缆屏蔽层的实际电流I_d＝实际电缆长度/试验电缆长度*测试点测出的试验电流。

把可以烧毁电缆屏蔽层的临界电流设为I_b，则在开关场一侧的接地电阻R可选取为：

$R=(\frac{I_d}{{\mathrm{kI}}_b}-1)R_S---\left(1\right)$

其中，k为可靠系数，即考虑各种不利因素的干扰下取一个较为保守的值，一般可选为0.8。该临界电流I_b需要查找相应的电缆出厂参数或做试验得到，因型号而异。

当采用新型接地方式时，可把屏蔽层一端的接地电阻R接在开关场处离一次设备接地点3～5m左右处，屏蔽层的其它接地点的处理方法仍然可以沿用传统推荐接地方式。在超高压/特高压变电站中，采用这种新的二次电缆屏蔽层接地方法，既具有两端直接接地时良好的抗干扰效果，也避免了当地电流和干扰过大时烧毁屏蔽层的危险，可以达到较好的电磁兼容效果，而且不会引起负面天线效应。这种方法不必附加铜排，新站、老站均可以方便地采用。

如附图2所示：在AIS变电站开关场中，除了地网电流I_e(故障、操作或雷电入侵等引起)对二次电缆屏蔽层的共阻抗耦合外，变电站内电磁干扰对二次电缆的主要干扰耦合途径是由二次电缆屏蔽层、变电站接地网、二次电缆屏蔽层接地点引下线所包围的阴影面积构成电感耦合闭合回路，这个回路所交链的干扰磁通包括，母线高频电流(操作或雷电入侵)产生的交链磁通H₁，高频注入电流I(操作或雷电入侵)产生的磁通H₂，地网电流I_e(故障、操作或雷电入侵等引起)所产生的磁通H₃。图中，Ck为高压母线和二次电缆屏蔽层之间的杂散电容，Ce为二次电缆屏蔽层与变电站地网之间的杂散电容，Cps为CVT主副边绕组之间的杂散电容。G₁为二次电缆屏蔽层在开关场的接地点，R为本发明所提出的附加接地电阻，D为G1离一次设备接地点处的推荐距离，为3～5m，G₂为二次电缆屏蔽层在控制室的接地点，G₀为二次电缆在控制室的工作接地点。