對電網變電站繼電保護抗干擾技術的分析

【摘 要】隨著科學技術的不斷發展，變電站自動化系統與繼電保護設備被大規模地利用和不斷更新，而干擾問題是造成繼電保護裝置不正確工作和監控系統不正常工作的主要原因之一，采取有效措施解決保護和自動化設備的抗干擾問題越來越迫切。文章主要探討了變電站繼電保護設備抗干擾措施。

【關鍵詞】變電站；微機繼電保護；抗干擾技術

高壓變電站是一個具有高強度電磁場環境的特殊區域。裝在變電所內的繼電保護和自動裝置以及監控系統連續受到正常運行情況下和某些特殊偶然情況下產生的強電磁場干擾。變電所一次回路強電磁干擾和二次回路本身的電磁干擾，通過感應、傳導和輻射等途徑引入到元器件上。當干擾水平超過了裝置邏輯元件和邏輯回路的干擾水平時，將引起裝置邏輯回路的不正常工作，從而使整個裝置的工作不正確，另外，由于各種干擾而使變電站自動化設備產生大量垃圾信息，嚴重影響了運行人員對站內設備的運行監視及操作，增加了值班人員的勞動負擔，影響了事故的分析與處理。因此，變電所的電磁干擾和繼電保護與自動化裝置的抗干擾就成為一個很重要的問題。

1.降低一次設備的接地電阻

盡可能降低一次設備如避雷器、電流互感器、電壓互感器等的接地電阻，這樣可以降低因高頻電流注入時產生的暫態電位差，并構成一個具有低阻抗的接地網，以盡可能降低變電所內的地電位差，從而降低對二次回路及設備的干擾。

2.高頻同軸電纜在開關場和控制室兩端分別接地

若高頻同軸電纜只在一端接地，在隔離開關操作空母線等情況下，必然在另一端產生暫態高電壓。即可能在收發信機端子上產生高電壓，可能中斷收發信機的正常工作，甚至損壞收發信機部件。高頻同軸電纜兩端接地的具體接法是：在開關場，高頻電纜屏蔽層在結合濾波器二次端子上，用大于10mm2絕緣導線連通并引下，焊接在分支銅導線上，實現接地；在控制室內，高頻電纜屏蔽層用1.5mm2～2.5mm2的多股銅線直接接于保護屏接地銅排，實現接地。要注意的是，個別人誤以為收發信機機殼能可靠接地，只把高頻電纜屏蔽層接到收發信機接地端子，而沒有直接接到保護屏接地銅排上，這可能只是一點接地。為了進一步降低開關場和控制室兩接地點間的地電位差和電流流過高頻電纜屏蔽層引起的電壓降，我們要求在緊靠電纜處敷設截面不小于100mm2兩端接地的接地銅排，該銅排在控制室電纜層處與地網相接。并延伸至與保護屏等電位面相連；在開關場距結合濾波器接地點3m～5m處與地網連通，并延伸至結合濾波器的高頻電纜引出端口。

3.構造繼電保護裝置等電位面

如果微機保護裝置集中在主控制室，為了實現可靠通信，必須將連網的中央計算機和各套微機保護以及其他微機的控制裝置都置于同一等電位平臺上，這個等電位面應該與控制室地網只有一點的聯系，這樣的等電位面的電位可以隨著地網的電位變化而浮動，同時也避免控制室地網的地電位差竄入等電位面，從而保持了連網微機設備的地之間無電位差。各微機設備都應有專用的具有一定截面的接地線接到等電位面上，設備上的各組件內外部的接地及零點位都應由專用連線連到專用接地線上，專用接地線接到保護盤的專用接地端子，接地端子以適當截面的銅線接到專用接地網上，這樣就形成了一個等電位面的網，有利于屏蔽干擾。

構造等電位面有兩種可能的方法，一是將微機保護盤底部已有的接地銅排通過焊接連通，同時在盡頭用專用100mm2銅排連通，形成一個銅網絡，這個網絡與由電纜溝引來的粗銅導線連通。借粗銅導線對控制室的接地點形成要求的對地網的唯一一點接地。另一種方法是保護盤的底部構造一個專用的銅網絡，各保護盤的專用接地端子經一定截面銅線連到此銅網絡實現。

4.斷開結合濾波器的一、二次線圈的接地連線

斷開結合濾波器的一、二次線圈間的接地連線，且二次接地點距離一次接地點3m～5m，是防開關操作、自然雷電等引起干擾的一項措施。隔離開關操作或雷擊產生的高頻電流，很容易通過高頻通道的高壓耦合電容器流入地，其間產生很高的高頻電壓，可通過層間電容和一、二次線圈間的雜散電容經二次電纜傳到二次設備端子上。如果不把一、二次線圈間的接地連線斷開，則該高頻電壓將會對繼電保護裝置造成干擾。高頻電流經耦合電容器接地點入地時，將在接地點處產生極高的地電位，而地網對高頻來講是高阻抗，使得這高頻地電位沿四周較快地衰減。因此，為了減少二次回路接地點與控制室二次設備問的地電位差，二次回路接地點應與一次接地點有一定距離，要求不小于3m～5m，這樣也減少了電纜屏蔽層中通過的高頻流，降低對芯線的干擾。

值得注意的是，一些人對此措施的理解有偏差。以為只要本相的一、二次地相隔3m～5m就可以了，就把L1相結合濾波器的二次地接到L2相的一次地，L2相結合濾波器的二次地接到Ll相的一次地，或者把L1，相結合濾波器的二次地都接到L3相的一次地，這樣L2相（L1相）一次接地點的干擾電壓一樣會竄入L1相（L2相）二次電纜屏蔽層。所以正確的做法應該是把二次地與所有相的一次接地都保持3m～5m的距離。

5.在高頻通道電纜中串接電容

對于采用高頻變量器直接耦合的高頻通道（結合濾波器及收發信機高頻電纜側均無電容器），在其通道的電纜芯回路中串接一個電容器（約0.047uF，交流耐壓2kV，1min）。由于高頻電纜層兩點接地，當高壓電網發生接地故障，接地電流通過變電站地網時，在該兩接地點間的工頻地電位差將形成縱向電壓引入高頻電纜回路，可能會使收發信機高頻變量器飽和，引起發信中斷，造成100Hz頻率收信缺口，使高頻閉鎖保護誤動。因此，需在該回路中串接一電容，以阻斷該工頻電流。

要注意的是，對于結合濾波器與收發信機之間存在差接網絡或分頻器的，該電容器應按如下聯接：若差接網絡或分頻器安裝在控制室電纜層，該電容應串接在結合濾波器低壓側與高頻電纜之間的結合濾波器內；如果差接網絡或分頻器安裝在結合濾波器旁，該電容應串接在差接網絡或分頻器的高頻保護電纜側或收發信機側。

6.其他措施

除了采用以上幾項工作量比較大的主要措施外，還應采取其他一些抗干擾的措施和規定，如：在收發信機停信2回路加入2ms～5ms延時，防止外部干擾造成誤停信，使得區外故障時對側誤跳閘；不允許在繼電保護高頻通道中接入帶電監測設備，以免對通道造成影響；不允許用電纜并接在收發信機通道入口引出高頻信號進行錄波，防止竄進來的高電壓擊穿并接的錄波回路，短接了通道，造成通道隔斷。

7.結束語

在變電站自動化系統和繼電保護設備的大規模地利用和不斷更新的基礎上，干擾問題已成為造成繼電保護裝置和監控系統不能正常工作的主要原因，采取有效措施解決保護和自動化設備的抗干擾問題越來越迫切。解決好這個問題，將可以顯著提高保護的正確動作率。以上分析了高壓變電站內保護和自動化設備所受干擾的種類及機理，并給出了實際可行的解決措施，從而使得保護裝置和自動化系統真正成為變電站安全運行的守護神。

【參考文獻】

[1]姜玉龍，賈晉，史鳳娟.變電站繼電保護交直流電源串擾原因分析及解決措施 [J].安徽電力科技信息，2010（01）.

[2]鐘志堅.分析電力綜合自動化系統與變電站繼電保護[J].機電信息，2009（36）.

[3]李俊.數字化變電站繼電保護驗收的探討[J].電工技術，2009（11）.