谐振接地是抑制强弱电干扰的有效途径
发布时间：2012-10-19 15:19
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在现代社会中，IT产业的数字革命及有线通讯和无线通讯形成了密集的信息网络。与此同时，为适应经济社会发展和人民生活质量的提高，及对电力的需求，电网在不断扩展延伸，变电站星罗棋布，电力电缆和架空线路密布，地上和地下构成了复杂的电力网络。在与经济社会、人民生活有着密切关系的强电和弱电构成了两大网络。随着电网扩展、通道拥挤、相互干扰的矛盾日益突出，因而强弱电干扰与复杂的电磁环境问题引起人们的共同关注。一般来说，两大网络日益突出的矛盾中，电力是矛盾的主要方面。为抑制强电对弱电的电磁干扰及其所造成的危害，电网中性点必须选用适当的中性点接地方式，而谐振接地则是抑制电磁干扰的有效途径。 1电网中性点接地方式 1.1电网中性点不接地 中性点不接地系指电网中性点对大地绝缘，其结构简单、运行方便，不需要任何附加设备，适用于农村10千伏架空线路为主的辐射状供电网络。在电网运行中若发生单相接地故障时，流过接地故障点电流仅为电网对地的电容电流，其值很小，故称为小电流接地系统。但该系统需装设绝缘监察装置，以便及时发现单相接地故障，从而快速排察解除故障。 当该接地方式电网发生单相接地故障时，其接地电流很小，对通讯系统的干扰影响也很小。若是发生瞬间故障时一般均能自动熄弧，且非故障相电压升高并不大，并不会破坏系统的对称性，故可带故障运行不超过2h，从而获得排除故障时间，相应的提高供电可靠性。 1.2电网直接接地 中性点直接接地系指电网中性点直接接入大地，当电网发生单相接地故障时，就会形成单相短路，且接地电流很大，作用于断路器自动跳开电压，属大电流接地系统，故对通讯系统会造成电磁干扰，影响通讯系统的安全运行。对通讯系统产生干扰的途径是电磁耦合和地中电流传导，当电力线与通讯线平行走向时，由于耦合作用产生感应电压而对通讯造成干扰。并且当接地电流很大时，不仅电磁干扰后果比较严重，还将给供电的可靠性、设备、人身安全造成威胁。 1.3电网中性点经消弧线圈接地 中性点经消弧线圈接地系指电网中性点经感性消弧线圈接入大地，电网运行中若发生单相接地故障时，当接地电流增大到一定数值时便不能自动熄弧，而电容电流也没有大到足以使电弧稳定燃烧的程度，于是形成天弧与重燃的不稳定状态，且在健全相和故障相之间产生较高弧光放电接地过电压，对系统绝缘结构薄弱点造成威胁。 据此可利用消弧线圈的电威电流对接地电容电流进行补偿，以降低残余电流值，以使通过接地故障点电流减小到能自动消弧。对瞬间性接地故障也能自动消除，对永久性接地故障也可实现自动跳闸断开电源，从而减小对通讯干扰。 1.4电网中性点经电阻接地 中性点经电阻接地系指电网中性点与大地之间接入一定阻值的电阻。根据接入电阻阻值的大小可以分为高电阻接地、中电阻接地、低电阻接地。且各电阻的作用各有千秋，可视具体情况选用。 在中性点经电阻接地的电网中，其电阻与系统对地电容构成并联回路，因为电阻是耗能元件，也是电容电荷释放元件和谐振的阻尼元件，所以对防止谐振过电压和间歇性电弧接地过电压有一定优越性。 但是当接地电阻值过小时，便容易产生单相接地电流的增大，这时不仅电磁干扰后果严重，而且还会给电网供电可靠性及人身、设备安全造成危害。 2强电对弱电造成的干扰原因与危害 电网运行正常时，在不发生单相接地故障的情况下，一般是不存在强电对弱电造成的电磁干扰问题。但是当电网运行中发生单相接地故障时，不同的中性点接地方式电网，对弱电系统的电磁干扰程度就会有明显的不同，这表明电网中性点接地方式与其对通讯系统造成的干扰有着密切的关联。 电网运行中若发生单相接地故障时，在接地点必将产生较大接地电流，该电流通过电磁耦合，静电耦合，地中电流传导等形式对通讯系统造成干扰，且干扰程度随接地电流的大小而变化。它的主要表现形式为：音频干扰、工频干扰、接触干扰和纵向电势等。 电网发生单相接地故障时，若电力线与通讯线存在平行走向时，电磁耦合产生的感应电压会对平行走向通讯系统造成干扰影响；或当电力线导线一相、两相断线后直接搭在通讯线上时，通过导线接触从而对通讯系统造成干扰；或电网运行中发生中性点位移而产生较大位移电压，通过电容耦合而对通讯系统造成干扰影响。 强电对弱电造成干扰危害表现为：轻者影响质量，电话回路中杂音增大，信息失真和误码率增多等；重者则危及通讯设备和人身安全。如通讯设备绝缘击穿，机房着火，人员伤亡以及导航指挥信号错乱或误动而导致失误发生事故等。 3谐振接地具有抑制干扰的作用 理论分析和实践表明：补偿单相接地故障电流，是抑制强电对弱电造成干扰的有效措施，也是实现电磁兼容的经济方法。 电网中性点采用经消弧线圈接地（谐振接地），其零序阻抗接近于无限大，单相接地故障的残余电流较小，这必将对电磁干扰和地中电流传导起到很好遏制作用。谐振接地电网对通讯系统的干扰影响主要是以静电耦合为主，而当中性点经消弧线圈接地后，发生单相接地时产生的接地故障电流很小，因而谐振接地电网就能较好地与线路密集、覆盖面广的城市信息网络实现电磁兼容。 因此，从保护电磁环境考虑，采用小电流接地系统对提高电网供电可靠性，保护人身、设备安全等方面具有一定优越性。与此同时，谐振接地电网对抑制音频干扰、工频干扰、接触干扰和纵向电势等方面也将起到很好的作用。 3.1音频干扰 音频干扰系指音频范围内的干扰信号对通讯系统造成的干扰，谐振接地电网的零序阻抗是接近于无限大，即等于工频3整数倍的干扰信号电流全部不能通过。因此音频范围内的干扰信号全部被阻断，便不会对通讯系统产生干扰。 3.2工频干扰 工频干扰系指电网再正常或故障状况下，中性点位移电压通过电容耦合对通讯系统造成的干扰。在谐振接地电网中，其电容耦合效应作用很低，故干扰作用要比电磁耦合微弱得多。与此同时，谐振接地电网正常运行时，中性点位移电压极小，即使发生单相金属性接地故障，其中性点位移电压也只能升高为相电压，因此产生的干扰作用也不大。 目前不少城网已采用微机接地保护或自动选线检测装置，当发生接地故障时，便能很快地检出单相接地故障并自动作用于跳闸而断开电源，因而对通讯系统干扰更少。 3.3接触干扰 接触干扰系指电力线一相或两相断线后，直接搭在通讯线路上而造成的干扰。谐振接地电网对三相对地电容的不平衡状况非常敏感，当断线的电力线与通讯线直接接触时，该相对地电容大大增大，中性点位移电压升高，类似于电网发生单相接地故障。又因谐振接地电网发生单相接地故障时，其接地故障电流很小，故对通讯系统造成的干扰影响不大。 3.4纵向电势 纵向电势系指电网发生单相接地故障后，在通讯线路上感应的纵向电势。感应的纵向电势大小与零序电流和两种导线之间的互感成正比，因谐振接地电网能改变单相接地故障零序电流的分布，所以能明显降低纵向电势对通讯系统造成的危害。 电网发生的单相接地故障转变为两相短路时，也会引起电磁干扰，但这种故障出现的概率其低，因小电流接地系统的电网，一般装设优绝缘监察装置，当发生单相接地时，绝缘监察装置就动作，便对单相接地故障进行排除处理，因此发生两相短路机会甚微。谐振接地电网发生单相接地故障时，并不破坏系统的对称性，而且接地故障电流又较小，所以谐振接地电网对抑制干扰影响具有优越性。 4结束语 在电磁环境复杂的背景下，与经济社会、人民生活有着密切关系的两大网络（电力网、信息网）由于电网扩展，通道拥挤，相互干扰的矛盾日益突出。电网中性点接地方式不同，其对信息网干扰程度也不同，所以对通讯造成的电磁干扰与电网中性点接地方式密切相关。而电网中性点采用谐振接地，则是抑制电磁干扰的有效途径。 来源：电力自动化产品信息网 |
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