諧振接地是抑制強(qiáng)弱電干擾的有效途徑

在現(xiàn)代社會(huì)中，IT產(chǎn)業(yè)的數(shù)字革命及有線通訊和無線通訊形成了密集的信息網(wǎng)絡(luò)。與此同時(shí)，為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和人民生活質(zhì)量的提高，及對(duì)電力的需求，電網(wǎng)在不斷擴(kuò)展延伸，變電站星羅棋布，電力電纜和架空線路密布，地上和地下構(gòu)成了復(fù)雜的電力網(wǎng)絡(luò)。在與經(jīng)濟(jì)社會(huì)、人民生活有著密切關(guān)系的強(qiáng)電和弱電構(gòu)成了兩大網(wǎng)絡(luò)。隨著電網(wǎng)擴(kuò)展、通道擁擠、相互干擾的矛盾日益突出，因而強(qiáng)弱電干擾與復(fù)雜的電磁環(huán)境問題引起人們的共同關(guān)注。一般來說，兩大網(wǎng)絡(luò)日益突出的矛盾中，電力是矛盾的主要方面。為抑制強(qiáng)電對(duì)弱電的電磁干擾及其所造成的危害，電網(wǎng)中性點(diǎn)必須選用適當(dāng)?shù)闹行渣c(diǎn)接地方式，而諧振接地則是抑制電磁干擾的有效途徑。

1電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式

1.1電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地

中性點(diǎn)不接地系指電網(wǎng)中性點(diǎn)對(duì)大地絕緣，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行方便，不需要任何附加設(shè)備，適用于農(nóng)村10千伏架空線路為主的輻射狀供電網(wǎng)絡(luò)。在電網(wǎng)運(yùn)行中若發(fā)生單相接地故障時(shí)，流過接地故障點(diǎn)電流僅為電網(wǎng)對(duì)地的電容電流，其值很小，故稱為小電流接地系統(tǒng)。但該系統(tǒng)需裝設(shè)絕緣監(jiān)察裝置，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)單相接地故障，從而快速排察解除故障。

當(dāng)該接地方式電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，其接地電流很小，對(duì)通訊系統(tǒng)的干擾影響也很小。若是發(fā)生瞬間故障時(shí)一般均能自動(dòng)熄弧，且非故障相電壓升高并不大，并不會(huì)破壞系統(tǒng)的對(duì)稱性，故可帶故障運(yùn)行不超過2h,從而獲得排除故障時(shí)間，相應(yīng)的提高供電可靠性。

1.2電網(wǎng)直接接地

中性點(diǎn)直接接地系指電網(wǎng)中性點(diǎn)直接接入大地，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，就會(huì)形成單相短路，且接地電流很大，作用于斷路器自動(dòng)跳開電壓，屬大電流接地系統(tǒng)，故對(duì)通訊系統(tǒng)會(huì)造成電磁干擾，影響通訊系統(tǒng)的安全運(yùn)行。對(duì)通訊系統(tǒng)產(chǎn)生干擾的途徑是電磁耦合和地中電流傳導(dǎo)，當(dāng)電力線與通訊線平行走向時(shí)，由于耦合作用產(chǎn)生感應(yīng)電壓而對(duì)通訊造成干擾。并且當(dāng)接地電流很大時(shí)，不僅電磁干擾后果比較嚴(yán)重，還將給供電的可靠性、設(shè)備、人身安全造成威脅。

1.3電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系指電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)感性消弧線圈接入大地，電網(wǎng)運(yùn)行中若發(fā)生單相接地故障時(shí)，當(dāng)接地電流增大到一定數(shù)值時(shí)便不能自動(dòng)熄弧，而電容電流也沒有大到足以使電弧穩(wěn)定燃燒的程度，于是形成天弧與重燃的不穩(wěn)定狀態(tài)，且在健全相和故障相之間產(chǎn)生較高弧光放電接地過電壓，對(duì)系統(tǒng)絕緣結(jié)構(gòu)薄弱點(diǎn)造成威脅。

據(jù)此可利用消弧線圈的電威電流對(duì)接地電容電流進(jìn)行補(bǔ)償，以降低殘余電流值，以使通過接地故障點(diǎn)電流減小到能自動(dòng)消弧。對(duì)瞬間性接地故障也能自動(dòng)消除，對(duì)永久性接地故障也可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跳閘斷開電源，從而減小對(duì)通訊干擾。

1.4電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地

中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地系指電網(wǎng)中性點(diǎn)與大地之間接入一定阻值的電阻。根據(jù)接入電阻阻值的大小可以分為高電阻接地、中電阻接地、低電阻接地。且各電阻的作用各有千秋，可視具體情況選用。

在中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地的電網(wǎng)中，其電阻與系統(tǒng)對(duì)地電容構(gòu)成并聯(lián)回路，因?yàn)殡娮枋呛哪茉?，也是電容電荷釋放元件和諧振的阻尼元件，所以對(duì)防止諧振過電壓和間歇性電弧接地過電壓有一定優(yōu)越性。

但是當(dāng)接地電阻值過小時(shí)，便容易產(chǎn)生單相接地電流的增大，這時(shí)不僅電磁干擾后果嚴(yán)重，而且還會(huì)給電網(wǎng)供電可靠性及人身、設(shè)備安全造成危害。

2強(qiáng)電對(duì)弱電造成的干擾原因與危害

電網(wǎng)運(yùn)行正常時(shí)，在不發(fā)生單相接地故障的情況下，一般是不存在強(qiáng)電對(duì)弱電造成的電磁干擾問題。但是當(dāng)電網(wǎng)運(yùn)行中發(fā)生單相接地故障時(shí)，不同的中性點(diǎn)接地方式電網(wǎng)，對(duì)弱電系統(tǒng)的電磁干擾程度就會(huì)有明顯的不同，這表明電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式與其對(duì)通訊系統(tǒng)造成的干擾有著密切的關(guān)聯(lián)。

電網(wǎng)運(yùn)行中若發(fā)生單相接地故障時(shí)，在接地點(diǎn)必將產(chǎn)生較大接地電流，該電流通過電磁耦合，靜電耦合，地中電流傳導(dǎo)等形式對(duì)通訊系統(tǒng)造成干擾，且干擾程度隨接地電流的大小而變化。它的主要表現(xiàn)形式為：音頻干擾、工頻干擾、接觸干擾和縱向電勢(shì)等。

電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，若電力線與通訊線存在平行走向時(shí)，電磁耦合產(chǎn)生的感應(yīng)電壓會(huì)對(duì)平行走向通訊系統(tǒng)造成干擾影響;或當(dāng)電力線導(dǎo)線一相、兩相斷線后直接搭在通訊線上時(shí)，通過導(dǎo)線接觸從而對(duì)通訊系統(tǒng)造成干擾;或電網(wǎng)運(yùn)行中發(fā)生中性點(diǎn)位移而產(chǎn)生較大位移電壓，通過電容耦合而對(duì)通訊系統(tǒng)造成干擾影響。

強(qiáng)電對(duì)弱電造成干擾危害表現(xiàn)為：輕者影響質(zhì)量，電話回路中雜音增大，信息失真和誤碼率增多等;重者則危及通訊設(shè)備和人身安全。如通訊設(shè)備絕緣擊穿，機(jī)房著火，人員傷亡以及導(dǎo)航指揮信號(hào)錯(cuò)亂或誤動(dòng)而導(dǎo)致失誤發(fā)生事故等。

3諧振接地具有抑制干擾的作用

理論分析和實(shí)踐表明：補(bǔ)償單相接地故障電流，是抑制強(qiáng)電對(duì)弱電造成干擾的有效措施，也是實(shí)現(xiàn)電磁兼容的經(jīng)濟(jì)方法。

電網(wǎng)中性點(diǎn)采用經(jīng)消弧線圈接地(諧振接地)，其零序阻抗接近于無限大，單相接地故障的殘余電流較小，這必將對(duì)電磁干擾和地中電流傳導(dǎo)起到很好遏制作用。諧振接地電網(wǎng)對(duì)通訊系統(tǒng)的干擾影響主要是以靜電耦合為主，而當(dāng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地后，發(fā)生單相接地時(shí)產(chǎn)生的接地故障電流很小，因而諧振接地電網(wǎng)就能較好地與線路密集、覆蓋面廣的城市信息網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)電磁兼容。

因此，從保護(hù)電磁環(huán)境考慮，采用小電流接地系統(tǒng)對(duì)提高電網(wǎng)供電可靠性，保護(hù)人身、設(shè)備安全等方面具有一定優(yōu)越性。與此同時(shí)，諧振接地電網(wǎng)對(duì)抑制音頻干擾、工頻干擾、接觸干擾和縱向電勢(shì)等方面也將起到很好的作用。

3.1音頻干擾

音頻干擾系指音頻范圍內(nèi)的干擾信號(hào)對(duì)通訊系統(tǒng)造成的干擾，諧振接地電網(wǎng)的零序阻抗是接近于無限大，即等于工頻3整數(shù)倍的干擾信號(hào)電流全部不能通過。因此音頻范圍內(nèi)的干擾信號(hào)全部被阻斷，便不會(huì)對(duì)通訊系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。

3.2工頻干擾

工頻干擾系指電網(wǎng)再正?；蚬收蠣顩r下，中性點(diǎn)位移電壓通過電容耦合對(duì)通訊系統(tǒng)造成的干擾。在諧振接地電網(wǎng)中，其電容耦合效應(yīng)作用很低，故干擾作用要比電磁耦合微弱得多。與此同時(shí)，諧振接地電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，中性點(diǎn)位移電壓極小，即使發(fā)生單相金屬性接地故障，其中性點(diǎn)位移電壓也只能升高為相電壓，因此產(chǎn)生的干擾作用也不大。

目前不少城網(wǎng)已采用微機(jī)接地保護(hù)或自動(dòng)選線檢測(cè)裝置，當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，便能很快地檢出單相接地故障并自動(dòng)作用于跳閘而斷開電源，因而對(duì)通訊系統(tǒng)干擾更少。

3.3接觸干擾

接觸干擾系指電力線一相或兩相斷線后，直接搭在通訊線路上而造成的干擾。諧振接地電網(wǎng)對(duì)三相對(duì)地電容的不平衡狀況非常敏感，當(dāng)斷線的電力線與通訊線直接接觸時(shí)，該相對(duì)地電容大大增大，中性點(diǎn)位移電壓升高，類似于電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障。又因諧振接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，其接地故障電流很小，故對(duì)通訊系統(tǒng)造成的干擾影響不大。

3.4縱向電勢(shì)

縱向電勢(shì)系指電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后，在通訊線路上感應(yīng)的縱向電勢(shì)。感應(yīng)的縱向電勢(shì)大小與零序電流和兩種導(dǎo)線之間的互感成正比，因諧振接地電網(wǎng)能改變單相接地故障零序電流的分布，所以能明顯降低縱向電勢(shì)對(duì)通訊系統(tǒng)造成的危害。

電網(wǎng)發(fā)生的單相接地故障轉(zhuǎn)變?yōu)閮上喽搪窌r(shí)，也會(huì)引起電磁干擾，但這種故障出現(xiàn)的概率其低，因小電流接地系統(tǒng)的電網(wǎng)，一般裝設(shè)優(yōu)絕緣監(jiān)察裝置，當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，絕緣監(jiān)察裝置就動(dòng)作，便對(duì)單相接地故障進(jìn)行排除處理，因此發(fā)生兩相短路機(jī)會(huì)甚微。諧振接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，并不破壞系統(tǒng)的對(duì)稱性，而且接地故障電流又較小，所以諧振接地電網(wǎng)對(duì)抑制干擾影響具有優(yōu)越性。

4結(jié)束語

在電磁環(huán)境復(fù)雜的背景下，與經(jīng)濟(jì)社會(huì)、人民生活有著密切關(guān)系的兩大網(wǎng)絡(luò)(電力網(wǎng)、信息網(wǎng))由于電網(wǎng)擴(kuò)展，通道擁擠，相互干擾的矛盾日益突出。電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式不同，其對(duì)信息網(wǎng)干擾程度也不同，所以對(duì)通訊造成的電磁干擾與電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式密切相關(guān)。而電網(wǎng)中性點(diǎn)采用諧振接地，則是抑制電磁干擾的有效途徑。