繼電保護(hù)二次回路干擾源及抗干擾措施分析

黃觀榮

(廣東湛江供電局，廣東湛江524000)

1 干擾源分析

1.1 對回路控制產(chǎn)生的干擾

對回路控制產(chǎn)生的干擾主要包括一次回路、二次回路以及二次回路本身對于繼電保護(hù)二次回路的干擾。因為在一次設(shè)備、導(dǎo)線和電纜之間電容不盡相同，設(shè)備與設(shè)備之間必然存在著因為串聯(lián)電容和電容以及回路的分壓結(jié)果，形成一次設(shè)備與二次設(shè)備之間的靜電耦合。再由于導(dǎo)體之間存在磁場和互感，使得一次和二次回路之間必然存在著電磁耦合。

1.2 雷電干擾

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地短路或者雷電天氣干擾時，會有大量的電流流入，通過接地網(wǎng)進(jìn)入到大地中去，各個接地點的電位不同，形成了電位差，對二次回路產(chǎn)生不可避免的干擾。

1.3 二次回路自身的干擾

針對二次回路自身的干擾，主要形成原因是接觸器或者繼電器的接點開斷電感元件，使其自身產(chǎn)生暫態(tài)干擾電壓。在220 V/380 V 的交流電環(huán)境下，二次回路中產(chǎn)生干擾電壓也有可能是因為無線電干擾，所以在繼電器室內(nèi)使用大功率的對講機等無線電設(shè)備是極其危險的。

1.4 工頻干擾

經(jīng)常會出現(xiàn)在110 kV 的繼電保護(hù)二次回路中，受到外界打擊的110 kV 線路會出現(xiàn)斷線接地的現(xiàn)象，導(dǎo)致線路越級跳閘，對于電力系統(tǒng)的安全運輸造成極為嚴(yán)重的影響。變壓器在選跳時其時間配合不確切，接地變壓器的中性點與母線連接并運行，使得母線中的中性點點位大幅度提升，變壓器也由之升溫，引發(fā)火災(zāi)的可能性系數(shù)偏大。

1.5 繼電保護(hù)二次回路故障的其他原因

繼電保護(hù)二次回路中經(jīng)常出現(xiàn)的故障還有母聯(lián)開關(guān)誤跳閘和線路絕緣擊穿。母聯(lián)開關(guān)誤跳閘對于電力線路安全的影響和電力設(shè)備的影響都是巨大的，對于電力企業(yè)經(jīng)營效益的影響是非常大的。在220 kV 線路中，B 相電流中二次線箱段子引線絕緣性并未受到破壞的前提下，其線芯受到破壞，導(dǎo)致斷裂和燒損的故障;或者是由于人為原因造成母線倒閘開關(guān)誤跳閘現(xiàn)象。線路絕緣擊穿主要是由于母差保護(hù)出現(xiàn)誤動，使未出現(xiàn)故障的線路相連接的母線電源和線路都發(fā)生了跳閘現(xiàn)象。發(fā)生擊穿現(xiàn)象的主要原因在于測量回路與母差電流回路之間的短路現(xiàn)象，還有就是工作人員對電力設(shè)備進(jìn)行實驗之后，未能及時對中性點引線進(jìn)行相應(yīng)恢復(fù)，導(dǎo)致電力系統(tǒng)發(fā)生故障，從而引起繼電保護(hù)二次回路故障的發(fā)生。

2 繼電保護(hù)二次回路抗干擾措施

2.1 對直流回路管理工作的規(guī)范

切實做好絕緣檢查工作，降低線路月結(jié)跳閘故障發(fā)生的頻率，電力系統(tǒng)的安全可以得到充分的保證，從而穩(wěn)定電力系統(tǒng)的安全運行。電力工作人員應(yīng)該根據(jù)具體的接線內(nèi)容，制定出完善的整改計劃，采取積極措施對直流回路工作內(nèi)容和缺陷進(jìn)行修正，保證母線中性點電位處于正常狀態(tài)，避免越級跳閘故障發(fā)生。

2.2 對繼電保護(hù)裝置進(jìn)一步改進(jìn)

母聯(lián)開關(guān)誤跳閘故障的發(fā)生主要是由于未對母線進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，也沒有檢查開關(guān)和刀閘的位置是否正確。電力工作人員應(yīng)該在母線倒換裝置進(jìn)行之前對母線、開關(guān)和刀閘進(jìn)行有效檢查，在審查中出現(xiàn)的誤差應(yīng)該及時進(jìn)行更改，尤其是二次回路保護(hù)接線的設(shè)計回路中存在的弊端。對于繼電保護(hù)裝置應(yīng)該積極進(jìn)行改進(jìn)，引進(jìn)跳位接點裝置，在非全相狀態(tài)下使開關(guān)處于正確狀態(tài)。電力工作人員還應(yīng)該對主變壓器、母聯(lián)開關(guān)和繼電保護(hù)裝置進(jìn)行定期檢修，保證其運行狀態(tài)正常，這能有效降低母聯(lián)開關(guān)誤跳閘的故障發(fā)生頻率，規(guī)避電力風(fēng)險。

2.3 靜電耦合的預(yù)防

對于靜電耦合的干擾，可以通過對耦合阻抗的增大，再通過屏蔽電纜的運用和二次設(shè)備的合理選用，加以有效預(yù)防。可以通過將二次電纜與母線平行布置的長度有效縮短，將干擾與被干擾的回路位置合理分布，通過一次設(shè)備與二次設(shè)備電纜之間的空間距離的加大，使得兩者之間的分布電容減小，耦合阻抗也會相應(yīng)增加。還可以在二次回路中選擇適當(dāng)?shù)牡攸c，比如增加抗干擾的電容在互感器二次回路接入處保護(hù)的時候以及保護(hù)裝置直流電源入口處，可以有效地增加抗干擾能力。根據(jù)《設(shè)計規(guī)范》等相關(guān)規(guī)定，在變電所的繼電器動作電壓之間采用220 kV 的強電開入，用這項裝置代替24 V 弱點開入，對于抗干擾能力也可相對增強。另外，使用屏蔽電纜，連接地網(wǎng)與屏蔽層可以有效抑制高頻干擾、電磁干擾和靜電等干擾。采用屏蔽電纜抑制干擾的效果明顯也受到屏蔽層的材質(zhì)、制作工藝和接地方式的影響。在變電所中，各種自然屏蔽也會提升抗干擾的能力，各金屬構(gòu)件、建筑物的鋼筋、電纜隧道甚至是電纜溝蓋板中的鋼筋，在施工過程中，有效地將這些物件與地網(wǎng)連接起來，可以起到良好的靜電屏蔽作用。

2.4 降低電磁感應(yīng)

在布置電纜溝的時候，一次載流導(dǎo)體盡可能成為一個直角，減少不必要的平行短距離。在電壓互感器、直流電流和交流電流中二次回路的ABCN 回路上，安排同一個回路電纜芯在同一根電纜中，這樣不僅能夠降低感應(yīng)電壓，而且對于任何頻率的干擾效果都有不同程度而良好的干擾功能。在二次回路和干擾源之間設(shè)置電磁屏蔽可以有效地防治感應(yīng)磁通進(jìn)入到二次回路之中，在施工過程中為了避免二次回路中產(chǎn)生感應(yīng)電壓，常常使用的是鋼帶鎧裝電纜，保護(hù)柜是用鋼板制作的，這些材料都具有較好的磁屏蔽功能。此外，在電纜選擇中，嚴(yán)格按照高頻集膚效應(yīng)、導(dǎo)磁系數(shù)和屏蔽層電阻等規(guī)定要求來選擇。在高頻干擾磁場中，屏蔽層會出現(xiàn)一定的磁感應(yīng)渦流，避免這一磁干擾，就是要避免干擾磁到達(dá)電纜芯，形成渦流之后，可以有效地與干擾磁抵消，使芯線免受影響。

對于低頻干擾，可以通過屏蔽層兩點甚至多點接地來降低干擾屏蔽。可以在橫截面設(shè)置銅排，并保證與屏蔽電纜兩端都保持接地。這樣使電纜屏蔽層與接地網(wǎng)構(gòu)成閉合回路，減少抗阻，降低磁干擾對于芯線的影響，有效提升屏蔽電纜抗電磁干擾的效果。

2.5 電位差的抗干擾

為了降低甚至減免電位差對于繼電保護(hù)二次回路的干擾，可以建立一個銅排連接完善的地網(wǎng)，使各個點產(chǎn)生電位差降至最低。保證電壓互感器、電流二次回路只有一個接地點，能夠有效地防止接地點電位差產(chǎn)生的電流穿入到電壓互感器的二次回路中去。如果出現(xiàn)第二個接地點，就會出現(xiàn)電位差產(chǎn)生的地網(wǎng)電流穿入回路導(dǎo)致保護(hù)誤動作的產(chǎn)生。

2.6 其他防治措施

微機保護(hù)裝置的提升和改善設(shè)備二次回路可靠接點，選擇高抗擾度的微機保護(hù)裝置，以直流和交流電的形式將干擾通過干擾電容之后在進(jìn)入到保護(hù)屏中，在回路和導(dǎo)線之間接入抗干擾電容，避免高頻輸入回路和直流操作回路與經(jīng)過抗干擾之后的線相互捆綁。二次回路可靠接點只能有一個，需要所有銅排型號和展柜、地面等相關(guān)連接部位都應(yīng)該符合要求，控制室和開關(guān)場的兩端都應(yīng)該接在“等電位接地網(wǎng)”上，將高頻同軸電纜設(shè)置在電纜溝的最上層，傳送音頻信號采用的是兩端接地的屏蔽雙絞線。

3 繼電保護(hù)二次回路抗干擾的意義

繼電保護(hù)性能的可靠性和穩(wěn)定性直接關(guān)乎整個電網(wǎng)的安全運行，電氣設(shè)備出現(xiàn)故障問題的大半原因是因為繼電保護(hù)二次回路的故障，繼電保護(hù)二次回路的崩潰會引致電力系統(tǒng)運行崩潰甚至癱瘓，這樣給電力系統(tǒng)帶來的經(jīng)濟損失是巨大的，對于社會正常生產(chǎn)和生活造成極為嚴(yán)重的影響。作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，繼電保護(hù)裝置的健康狀態(tài)直接關(guān)系著整個電力系統(tǒng)的正常運行，以目前的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，二次回路的干擾是繼電保護(hù)裝置最大的故障，所以研究繼電保護(hù)二次回路抗干擾顯得尤為重要。

［1］韓宇，尹航極.繼電保護(hù)二次回路干擾源及抗干擾措施分析［J］.電工研究，2012(5).

［2］吳振國.繼電保護(hù)二次回路問題引發(fā)的故障與防治措施［J］.企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2013(7).