关于变电站保护二次电缆屏蔽层接地方式研究

关于变电站保护二次电缆屏蔽层接地方式研究

刘传永王明

刘传永王明

（国网新疆哈密供电公司839000）

摘要：随着经济的快速发展，社会在不断的进步，变电站二次电缆屏蔽层在电力系统运行的过程中发挥着非常重要的作用，在应用的过程中，它可以十分有效的提高变电站电磁的兼容性，二次电缆屏蔽层在设置的过程中还是存在着非常激烈的争议，有一些人认为应该采取一端接地的形式，而还有一些人认为应该采用两端接地的方式。经过从抗干扰和防止过电压现象的角度来分析屏蔽层的作用和功能，。认为屏蔽层当中的过电流现象通常是因为其受到了电磁感应的影响，所以两端接地的过程中非常有效的提高了其对外界干扰磁场的抵御能力。在采取了一系列有效的措施之后采用两点接地的方式可以十分有效的屏蔽电磁的干扰，同时也可以减少设备损坏现象的发生。

关键词：二次电缆；屏蔽层；干扰；接地

引言

一般情况下，变电站会运用带有屏蔽层的二次电缆向测控装置中引入相关的保护信号，然而，现场中的电磁干扰会利用耦合方式变异电缆中的各种信号来源，会导致控制以及测量数据产生一定误差。如果电磁干扰特别严重，那么会导致二次保护装置的误动或损坏。目前，在变电站中有着非常严重的电磁干扰，所以，应该对二次电缆进行有效的抗干扰保护接地。

为了能够有效的提高二次电缆的抗干扰能力，应该对二次电缆屏蔽层的实际作用进行充分的了解并应熟练掌握屏蔽层接地的具体方式。如果屏蔽层接地的实际方法存在着错误，那么会导致屏蔽效果不能达到最佳。目前，对于二次电缆需要进行一点接地还是2点接地在国内依然存在着非常大的争议。

1变电站的主要干扰

变电站本身是1个强大的电磁干扰源，在正常和故障情况下都易产生各种电磁干扰。干扰源大致可分为以下几类：（1）一次设备本身的高压电场可通过电容耦合到二次设备；大电流产生的磁场可通过电感耦合到二次设备；由于天线效应，大型发电机、变压器、导线都会发射出工频和谐波频率电磁辐射。（2）雷电，雷电流平均20kA，最高值200kA，发生时间在μs级。雷电流对二次电缆的干扰作用表现在2方面：雷电流经避雷器入地，使得地网上的电位分布极不均匀，另外引起地电位升高，这时将对屏蔽层接在地网上的二次电缆产生干扰；一部分幅值较低的雷电流进入开关站后，将在二次电缆上产生感应分量，或直接经过各电压等级的避雷器进入二次系统的电源系统，另外雷击发变电站附近物体，也将在二次电缆上产生感应干扰。（3）一次系统中的开关操作，断路器、隔离开关的动作会引起电气回路状态变化，特别是隔离开关动作时，没有灭弧装置，往往要产生多次电弧重燃放电现象，每次重燃都会在回路中引起电磁能量振荡，一般认为开关操作是引起干扰和过电压的重要原因。（4）短路电流，短路产生的大电流通过耦合对二次设备造成干扰，且短路入地电流会引起地电位升高，形成地电位差。（5）二次回路，如继电器回路，当断开直流回路电感线圈时，会产生高频过电压，每次开关触点闪络都要在回路中产生一次波过程，一连串的暂态过程直接影响同一电源上的回路，同时通过电磁耦合到其它回路。（6）局部放电，高压导线表面及绝缘子金具尖端部位的电晕放电，接触不良产生的火花放电以及污秽绝缘子表面的局部电火花等都会产生电磁辐射，形成辐射干扰源。（7）步话机和通信设备，变电站的通信设备、高频载波机、对讲机也会产生不可忽视的辐射干扰。

2对变电站屏蔽层的抗干扰作用进行分析

在变电站当中，二次电缆屏蔽层属于对电磁干扰进行防护的一个基本性方式，可以有效防止信号所产生的电磁场干扰外界，而且还能有效避免外界当中的电磁场在一定程度上干扰信号线。目前的信号以及控制电缆大部分运用的屏蔽层基本都是铜丝的编织层。

第一，电容性耦合。屏蔽层如果不进行接地根本就不能屏蔽电场的干扰，两种接地方式有着相同的屏蔽电场的效果。假如屏蔽层有着数值为零的接地电阻并且有着完全的覆盖率，那么芯线上根本就不存在感应电压。

第二，辐射。对电磁场进行屏蔽主要是在屏蔽界面通过电磁波来形成相关的反射损耗以及被屏蔽层内部所吸收的相关损耗，进而来对电磁场所具有的能量进行一定的衰减。变电站中二次电缆屏蔽层的接地根本就不会直接影响实际的屏蔽效果。

第三，公共阻抗耦合。通常来讲，地网当中主要包含3种电流：当系统发生短路时，会在地网当中有工频电流流过；利用接地电容向地网当中流入高频的电流；侵入到地网当中的电流。对于二次电缆来讲，地网电流的主要干扰具体体现为：地网电流有着感应电势；如果屏蔽层采用两点接地的方式，那么因为地网电流方面的影响，导致电网电位有着非常不平衡的分布，变电站当中屏蔽层包括的两个接地点存在着一定的电位差，会造成二次电缆的屏蔽层当中会有噪声电流流过，同时还会在芯线当中对共模电压进行一定的感应。

3屏蔽层接地方式

以上述研究为基础，提升屏蔽层接地建议如下：在研究中，屏蔽层接地工作可以对芯线中的信号产生干扰，这种影响主要受到屏蔽层内部电流的影响。经过后续实验研究，该构想得到证实，屏蔽层中流过的电流越大，其对芯线中信号的影响也越大，因此在非必要情况下，不建议应用单根线路进行电能的传输。也有研究表明，当过大电流瞬间注入接地网，可能导致屏蔽层被瞬间烧毁。我国学者的研究则表明，屏蔽层表面电镀工艺水平、老化程度也会影响其工作效果。因此要求在进行屏蔽层接地时，使其远离水源，并强调电镀工作质量，周期进行材料更换。研究结果可以发现，屏蔽层中的电流并不是完全来自线路本身，有大约2％-10％来源与外界磁场产生的感应电流，其作用是抵消外界磁场的干扰，另有一部分属于噪声电流，通常地网电阻越小，噪声电流就越小，在实际工作中，芯线与屏蔽层之间存在分布电容、分布电感，噪声电流会成为一个持续存在的小型电压源、电流源，干扰线路工作，这种干扰基本为共模形式，为避免噪音电流干扰，要求在工作中设法降低地网电阻，加大屏蔽层埋深，将电流控制5A以下。在地网电阻较低的情况下，可以应用扁钢或铜排进行接地导体的并联，实现电流的分散处理。该项工作的积极价值在于，在屏蔽层的外围额外增设了保护层，能够使感应电流在固有基础上下降10％-85％，通常并联导体越多，下降作用越明显，此外并联电流距离越大，感应电流的下降也越大。此外，为进一步提升保护效果，要求在进行接地处理时候注意二次电缆位置，使其要尽可能原理高频暂态电流入地点（例如避雷器、避雷针的接地点，电容式低压互感器、耦合电容器和带电容型套管设备的接地点），一般性变电站应保证二者距离在5m以上。

结语

变电站运行的过程中，二次电缆屏蔽层发挥着十分重要的作用，它能够有效的提高电力生产的质量，同时还能在这一过程中减少外部不利因素对电缆运行的负面影响，但是对于电缆屏蔽层接地方式的选择还有待研究，一点接地和二点接地所体现出的特点和优势是不同的，所以要根据实际的条件选择合适的接地方式。

参考文献：

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