淺談繼電保護及二次回路的抗干擾

摘要：繼電保護的任務就是自動迅速地將故障設備從電力系統切除，或及時針對各種不正常的運行狀態發出信號通知運行值班人員，由值班人員處理，把事故盡可能限制在最小范圍內。當正常供電的電源因故突然中斷時，通過繼電保護和自動裝置還可以迅速投入備用電源，使重要設備能繼續獲得供電。

關鍵詞：繼電保護；二次回路；抗干擾

中圖分類號：TM762.2+6文獻標識碼：A

在電力系統中，直接參與電能生產和輸、配電的設備，稱為一次設備，由一次設備連接成的系統，稱為一次系統。對一次系統進行監視、測量、控制和保護的系統，稱為二次系統。接在二次系統中的設備，則稱為二次設備，主要為測量儀表、信號燈、電鈴、電喇叭及熔絲、繼電器等。用繼電器等組成的保護裝置稱為繼電保護裝置。二次系統的電路習慣上稱為二次回路。電力系統的繼電保護裝置負有保證電力系統安全可靠工作、有效切除故障的重大使命，采用優質、廉價、靈敏、快速的繼電保護系統，是廣大電力工作者共同追求的目標。

1 繼電保護和二次回路

1.1 繼電保護基本原理

當線路發生短路故障時，電流增大，串聯在線路中的電流互感器之二次側電流也增大。電流互感器二次側串聯(電磁型)電流繼電器，當故障電流達到繼電器預先整定的動作電流時，繼電器(電磁鐵吸合)動作，牽動接觸點動作，其動合接點(常開接點)閉合，接通線路電源開關的跳閘線圈電路，使開關跳閘，切除故障點。

通常將繼電保護裝置分為測量、比較和執行三部分。所謂測量部分，是用來測量反映被保護設備的工作狀態，主要是感受異常和故障信息。

比較部分(又稱邏輯部分)，將測量到的信息〔物理量)與保護裝置預先整定的基準值進行比較，判斷信息性質，以便決定保護裝置是否動作。

執行部分是根據比較部分作出的決定，執行保護裝置的任務，即發信號、跳閘或不需動作等。

1.2 繼電保護用途及基本要求

繼電保護的用途是當一次系統發生過負荷、接地等異常現象時，向值班人員發出預告信號(電鈴響);發生短路故障時，則迅速切斷故障部位電源并發出事故信號(電喇叭響)，以限制事態進一步擴大，并保持非故障部位繼續運行。

對繼電保護裝置的基本要求是:選擇性。應能僅切除故障部位，盡量縮小停電范圍。速動性。即當系統發生故障時，保護裝置應盡快動作。靈敏性。指保護對異常現象及故障的反應能力，一般用靈敏系數來衡量，其值愈高，表明反應能力愈強(靈敏系數，在電流保護中，是指保護區最小值的短路電流與繼電保護裝置一次側動作電流的比值。對相間保護，為保護區未端兩相短路電流最小與繼電保護裝置一次側動作電流的比值)。可靠性。即保護該動作時不應拒動;不該動作時不應誤動。若達不到這一要求，則有可能反而成為擴大事故及造成事故的一個因素。

1.3 二次回路

變配電站中，連接二次設備的電路稱為二次回路或二次接線。二次回路按設備、裝置的用途來分，可分為繼電保護二次回路、自動裝置二次回路、遠動裝置二次回路、控制系統二次回路、測量儀表二次回路、信號裝置二次回路和直流電源回路等。

二次回路由于連接線、連接點數量較多，安裝位置曲折隱蔽，因而很難直觀。一般都是首先從二次圖紙上了解它，然后進行操作。在二次圖紙上，設備元件均以圖形、文字符號表示，相同類型的元件則以編上阿拉伯序數加以區別。每根接線均按規定的“回路標號”加以標注。接線的兩個端頭均以“相對編號法”加以標注。

2 繼電保護二次回路常見的干擾源

在繼電保護二次回路中，常見的干擾源主要來自于以下幾個主面：第一，50Hz工頻干擾：如果大電流接地系統出現單相接地短路的現象，則變電站接地網中會有故障電流流過，其經過接地體的阻抗時，會有電壓降產生，從而變電站中各點的地電位差別會比較大。在同一個回路中，有多個分布在不同區域的不同接地點，在連接各接地點的電纜芯中，各接地點間的電位差會產生電流。而且在兩端接地的電纜芯中、多點接地的電纜屏蔽層中，地電位差也會產生電流，從而在電纜芯線中就會出現干擾電壓；第二，高頻干擾：如果諸如高壓隔離開關等控制變電站中的開關設備切合帶電的母線時，會在二次回路上引起高頻干擾，這一干擾電壓在經過電容器、母線等設備后會直接進入地網，從而產生一個高頻振蕩，其頻率在50Hz~1MHz之間，從而二次回路就會受到一定的高頻干擾；第三，雷電干擾：一年當中會在一定時期出現時間長短不定的雨季，容易發生雷擊，此時電和磁耦合會在大地與高壓線間感應出干擾電壓，這種干擾電壓即為雷電干擾，也會對二次回路產生影響；第四，控制回路所產生的干擾：如果繼電器的線圈或者接觸器斷開時，會相應的出現干擾波，該寬頻譜干擾波的干擾頻率最高可達50MHz，因此會對二次回路產生非常大的影響；第五，高能輻射設備導致的干擾：如果在高壓區使用通訊工具，比如移動電話或者對講機等等，也會有高頻的電磁場干擾出現。

3 繼電保護二次回路的抗干擾措施

3.1 構造繼電保護裝置等電位面

在控制室中有各種繼電保護盤柜，將這些設備集中在同一個等電位平臺上，從而實現等電位面和接地主網的一點聯接，等電位面的電位就能夠根據地網電位的變化而變化，以防止控制室地網的地電位差竄入繼電保護裝置中，對于屏蔽干擾非常有利。把各個保護屏的銅排首尾相連進行焊接，形成閉環回路再連接控制室的地網即可。

3.2 沿高頻電纜敷設接地銅線

如果高頻同軸電纜一端接地且隔離開關操作空母線，則電纜另一端就會出現暫態高電壓，此時在收發信機端子上會出現高電壓，收發信機的正常工作就會受到干擾，因此而中斷，嚴重的還有可以毀壞收發信機的部件。在開關場，高頻電纜的屏蔽層通過至少大于10mm2的絕緣導線與結合濾波器二次端子相連接，并將其連通引下，與分支銅導線焊接連在一起。控制室中的高頻電纜屏蔽層則采用1.5mm2~2.5mm2的多股銅線，與保護屏的接地銅排直接連接在一起，即可實現接地。

3.3 二次回路采用屏蔽電纜

保護裝置的交流電流、信號回路、電壓回路、直流控制回路等由開關場引入的電纜均使用諸如KVVP2-22等型號的屏蔽電纜，利用電組系數相對較小的銅制作屏蔽層。要保證屏蔽電纜的屏蔽層兩端實現可靠接地。在制作電纜頭時，先利用多股銅芯線在其兩端屏蔽層纏繞至少十圈，銅芯線的截面積為2.5mm2~4mm2，固定好以后再用熱縮管封緊，然后將單股銅芯線另一頭接地，并保證其可靠性。保護屏與屏底接地小銅排相連接，而開關端子箱則連接在可靠的接地點上。不過需要注意的是，抗干擾措施不能采用備用電纜兩頭同時接地的作法，因為開關場各處的地電位存在差異，如果備用電纜兩端接地不能避免電流流過，從而其中排列不對稱的工作電纜芯就會感應出電勢，干擾保護。

結束語

大量的運行經驗證明:凡因繼電保護和二次回路造成的重大頻發性事故，都是由于有關人員未能嚴肅認真地貫徹執行有關規章制度和技術管理不善所致。因此，從事繼電保護的運行人員，必須在工作中遵守電力工業技術管理法規、《電業安全工作規程》，事故調查規程中有關繼電保護和二次回路方面的要求，以保證二次系統安全可靠地運行.減少和杜絕事故的發生。

參考文獻

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