隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，微機(jī)綜合自動(dòng)化裝置已大量應(yīng)用于變電站的二次回路中。為減少?gòu)?qiáng)電干擾，裝置外部連接有許多起隔離作用的電感線圈(如變壓器、繼電器以及互感器等)。這些線圈都具有一定電感量，當(dāng)事故跳閘或停電檢修時(shí)，突然切斷電感線圈的電流，往往會(huì)產(chǎn)生較大的反電勢(shì)，由于它的幅值大，頻率高，稱為操作干擾過電壓。此過電壓通常對(duì)回路中的一些電器元件產(chǎn)生破壞或干擾作用。

　　我們二、三水廠變電站為2001年2月16日投產(chǎn)的110kV站，其二次回路采用西安開元CR-21B綜合自動(dòng)化裝置集成。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我站在第一年試運(yùn)行期間，共發(fā)生停電跳閘事故5次，其中因檢修綜合自動(dòng)化裝置而拉合電源開關(guān)引起保護(hù)誤動(dòng)作事故兩次，占總體事故的40%。因此，研究操作過電壓在二次回路中的產(chǎn)生、傳播途徑以及對(duì)綜合自動(dòng)化裝置的危害，對(duì)于減少事故的發(fā)生，具有重要意義。

　　一、 操作過電壓產(chǎn)生的機(jī)理

　　綜合自動(dòng)化裝置中存在許多不同作用的線圈，它們都有一定電感量。這些線圈除了具有電感外，還有電阻及線圈聯(lián)線間、匝間存在的分布電容。若將分布電容用一個(gè)等值集中電容代替并聯(lián)到線圈兩端，就構(gòu)成一個(gè)RLC的衰減振蕩電路。其繼電器的觸點(diǎn)起到回路中的開關(guān)作用。由電工學(xué)可知：當(dāng)回路的開關(guān)斷開時(shí)，往往產(chǎn)生較大反電勢(shì)。電容器兩端電壓按一定規(guī)律變化，其電壓波形是一個(gè)正弦衰減振蕩電壓。由于此電壓不受電源控制，所以又叫自由分量電壓，此電壓經(jīng)過1/4周期稍長(zhǎng)的時(shí)間達(dá)到最大值。當(dāng)電阻值較小時(shí)，電容器兩端電壓最大，往往比電源電壓高出幾倍或十幾倍，這是操作時(shí)產(chǎn)生的過電壓。

　　二、 操作過電壓的危害

　　當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生事故跳閘或停電操作時(shí)，突然切斷電感電路的電流時(shí)會(huì)產(chǎn)生過電壓。從我站一次系統(tǒng)布局來講，所有高低壓間隔均分段構(gòu)建了多級(jí)防雷保護(hù)裝置，且主接地網(wǎng)接地電阻小于0.5歐姆。因此，操作過電壓由高壓側(cè)串入弱電系統(tǒng)的可能性不大。但對(duì)于綜合自動(dòng)化裝置本身而言，內(nèi)部的半導(dǎo)體器件反應(yīng)靈敏、電壓承受水平較低。因此，裝置本身電源開關(guān)的拉合所產(chǎn)生的過電壓便足以導(dǎo)致其訊號(hào)或數(shù)據(jù)的傳輸與存儲(chǔ)都受到干擾甚至丟失，致使設(shè)備產(chǎn)生誤動(dòng)作或暫時(shí)癱瘓;重復(fù)影響而降低電子設(shè)備壽命甚至立即燒毀元器件及設(shè)備。但對(duì)于采用常規(guī)保護(hù)的變電站影響不大，因?yàn)槠涠卧O(shè)備絕緣水平較高，并且其動(dòng)作過程有一定的惰性，所以不會(huì)造成誤動(dòng)作影響正常工作。

　　三、 操作過電壓的傳遞途徑

　　操作過電壓的傳遞是一種電能傳遞過程，任何電能傳遞都通過電與磁的途徑實(shí)現(xiàn)。二次回路突然切斷電感電路的電流時(shí)，所產(chǎn)生的操作過電壓，通常有以下四種途徑傳播：

　　1、通過開關(guān)觸點(diǎn)間的電弧傳入綜合自動(dòng)化裝置;

　　2、原來線圈的磁場(chǎng)能量會(huì)轉(zhuǎn)換成分布電容的電場(chǎng)能量，這說明分布電容起到傳遞過電壓的作用。;

　　3、磁場(chǎng)的耦合作用也會(huì)傳遞過電壓，過電壓的振蕩電流產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，有部分磁力線與受干擾回路耦合，在其中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，這是由磁場(chǎng)耦合而傳遞過電壓的。

　　4、在二次回路操作過程中，多數(shù)情況是電壓較大，電流不一定大?？刂苹芈烦２捎枚嘈倦娎|，纜芯平行且靠得很近，靜電互感系數(shù)比較大，而磁力線絕大部分集中在斷路器、繼電器、跳合閘線圈等鐵心線圈回路中，與之相比纜芯之間交鏈的磁力線很少，互感系數(shù)較小。因此，操作過電壓比感應(yīng)電壓大得多，這也說明過電壓主要是通過分布電容進(jìn)行傳遞。

　　四、操作過電壓的防范措施

　　具體防范措施應(yīng)考慮從技術(shù)措施和組織措施兩方面著手。當(dāng)突然切斷電感回路的電流時(shí)，會(huì)產(chǎn)生操作干擾電壓，其特點(diǎn)是幅值大，頻率高。幅值大則產(chǎn)生過電壓，頻率高則易通過分布電容傳遞。據(jù)此特點(diǎn)而采取如下技術(shù)措施：

　　1、線圈兩端并聯(lián)非線性電阻

　　二極管是常用的非線性電阻。為防止操作時(shí)的過電壓，常用方法是在線圈兩端并聯(lián)一個(gè)非線性電阻，當(dāng)突然切斷電感電路的電流時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生較大的反電勢(shì)，由于并聯(lián)二極管，反電勢(shì)通過二極管被短路，線圈中的自由分量電流是按指數(shù)形式衰減。線圈的端電壓等于二極管的壓降，其值遠(yuǎn)小于電源電壓。這樣，二極管就能消除振蕩過電壓的產(chǎn)生。但這種辦法不適用于交流電路。

　　2、線圈兩端并聯(lián)阻容支路

　　這種辦法不僅適用于直流電路也適用于交流電路。其結(jié)線方式是把阻容支路并聯(lián)在線圈兩端。在增加的并聯(lián)支路所組成的回路中，電阻被調(diào)整到臨界值，因而當(dāng)開關(guān)切斷載流線圈電流時(shí)不產(chǎn)生振蕩。另一方面，由于兩支路的時(shí)間常數(shù)相等，因而不管總電流隨時(shí)間如何變化，兩支路中的自由電流分量總是大小相等，方向相反。電源支路中自由電流分量等于零，也就是說，當(dāng)開關(guān)切斷線圈電流時(shí)，線圈兩端的電壓為零。所以這種結(jié)線方式，不僅可消除操作過電壓，同時(shí)也消除了在切斷感性負(fù)載時(shí)，開關(guān)觸點(diǎn)間產(chǎn)生的電弧及火花。

　　3、采用具有金屬屏蔽層的電纜

　　當(dāng)二次回路中的電纜靠得比較近時(shí)，一根電纜的高頻電壓，會(huì)通過分布電容傳遞到附近另一根電纜纜芯上，為減少過電壓的傳遞，最好采用有金屬屏蔽層的電纜，并將屏蔽層在電纜兩端分別接地，從而使操作過電壓的磁力線絕大部分集中在屏蔽層，不會(huì)進(jìn)入電纜內(nèi)部，從而避免了過電壓的傳遞。

　　如果電纜沒有金屬屏蔽層時(shí)，將電纜內(nèi)備用纜芯接地，同樣也能起到減少操作過電壓傳遞的效果。

　　同時(shí)，在完善技術(shù)措施的前提下，還應(yīng)在組織措施方面進(jìn)行規(guī)范，我站的具體做法是在操作規(guī)程中規(guī)定：綜合自動(dòng)化裝置停電前，應(yīng)先將該設(shè)備的所有跳閘、聯(lián)跳出口壓板斷開，然后才能拉開二次回路電源;二次回路復(fù)電后，應(yīng)先將保護(hù)手動(dòng)復(fù)位，然后再連接出口壓板，以確保裝置不發(fā)生誤動(dòng)作。

　　另外，在采取防止操作干擾過電壓的措施時(shí)，還應(yīng)注意不能影響裝置的正常工作。