電力二次系統(tǒng)接地及抗干擾方法研究

馬慧霞

摘 要：變電站中的二次系統(tǒng)運行在一個強電磁環(huán)境中，電網(wǎng)近年來許多由于二次系統(tǒng)干擾引起的變電站線路或變壓器設備跳閘事故，干擾問題嚴重影響了設備的安全穩(wěn)定運行。因此，根據(jù)對變電站干擾的研究后使二次系統(tǒng)抗干擾問題得以解決，對于電網(wǎng)運行有非常重要的意義。本文通過對電力二次系統(tǒng)接地的研究后得出電力系統(tǒng)接地網(wǎng)格設計來對二次系統(tǒng)抗干擾進行研究。

關鍵詞：電力二次系統(tǒng)；接地；抗干擾

中圖分類號： TM73 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）19-183-2

0 引言

變電站中的二次系統(tǒng)經(jīng)常工作在強的電磁環(huán)境中，而且電廠或變電站中經(jīng)常進行檢修操作，還有線路及變壓器的短路故障、雷電的侵擾、直流接地等設備故障引起的各種干擾，都影響了二次系統(tǒng)的正常工作，由于干擾引起設備的誤動作時有發(fā)生。因此，通過改善電力系統(tǒng)自動化、變電站弱電設備和系統(tǒng)參數(shù)等方法降低對二次系統(tǒng)的干擾辦法越來越多，如二次系統(tǒng)采取專用的通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、控制和保護系統(tǒng)等等。

1 電力二次系統(tǒng)接地的必要性

近年來，隨著計算機、網(wǎng)絡技術被大量地應用于電力設備，極大地促進了我國電力事業(yè)的迅猛發(fā)展，計算機技術和繼電保護技術的結合使用，尤其是微機型繼電保護的廣泛應用，把保護從傳統(tǒng)的模擬型和晶體管型保護被微機型繼電保護所全面取代。微機保護的現(xiàn)場大量應用，不但提升了電力設備的安全可靠性，也使系統(tǒng)的運行更加安全穩(wěn)定。然而，由于干擾時間和干擾源的不確定性，造成對二次系統(tǒng)的影響也不盡相同而且不可預測。

但是，由于電力系統(tǒng)和設備發(fā)生故障時經(jīng)常伴隨著極其復雜的電磁振蕩過程，其暫態(tài)過程和故障電氣量的數(shù)值會有很大變化，對二次系統(tǒng)的影響也非常復雜，微機保護極易受到干擾而發(fā)生誤動作跳閘。同時實際運行中的變電站和發(fā)電廠凡乎所有的電氣量、模擬量等信息都是通過電纜接入二次設備的，這就造成電纜較多且分布較廣，這些電纜都處于一次設備的高壓電磁場中，微機系統(tǒng)極易受到干擾而引起保護裝置誤動作引起跳閘事故，而且二次系統(tǒng)還要經(jīng)受雷、雨、雪、嚴寒等各種氣候條件和系統(tǒng)故障時各種故障的嚴峻考驗。同時二次系統(tǒng)是由各種信息處理軟件、硬件系統(tǒng)和敏感的電子元器件構成的，雷電過電壓、電磁輻射、操作過電壓等事故對這些元器件的正常運行影響都非常大。因此，二次系統(tǒng)干擾和接地問題造成開關誤跳或保護誤動，甚至造成控制元件及保護損壞的事件時有發(fā)生。為減小或消除這種干擾，二次電纜和繼電保護設備的抗干擾研究和接地技術改造都變得非常重要。

電力設備穩(wěn)定可靠的接地對于操作人員而言，可以消除設備及系統(tǒng)故障時產(chǎn)生大電弧等危害，保證人身安全；對于設備而言，可以降低電力設備的絕緣運行水平，有效避免雷電行波對設備的危害；對于二次系統(tǒng)而言，可以抗擊干擾保證信息暢通，繼電保護等二次系統(tǒng)裝置的正常可靠運行。

2 對電力系統(tǒng)接地電網(wǎng)的要求及安全性設計

2.1 使用環(huán)形地網(wǎng)，增加均壓帶

在電力系統(tǒng)中，由于獨立的接地電位分布不平均，經(jīng)常存在非常大的電位梯度和電位差，所以在實際的電力系統(tǒng)運行中，經(jīng)常采用環(huán)形的接地網(wǎng)和環(huán)路接地的方法來降低接觸電勢差。如下圖所示，電位的大小隨著均壓帶的不同而發(fā)生變化，在點位分布較平均的環(huán)形地網(wǎng)中，將避雷針、避雷器、接地網(wǎng)等接地設施依據(jù)電壓等級接入到人工接地體上來降低變電站的總電阻值，同時還可以將電纜或電線采用接地屏蔽的方法來降低對二次系統(tǒng)的干擾。

2.2 考慮地面電位梯度的危險性

可靠的接地系統(tǒng)對發(fā)電廠或變電站的安全運行作用非常明顯，它一方面可以保證工作人員的人身安全避免觸電還可以保證設備的安全可靠運行。隨著計算技術和互聯(lián)網(wǎng)技術在電力系統(tǒng)中的大量應用，使整個系統(tǒng)的綜合用電容量增大的同時也使接地故障電流覆蓋的面積也增加了。在發(fā)生接地故障時，由于在地面的接觸面積大導致電阻率比較低，造成的人體傷害會非常大。雖然電阻值是一定的，但是若接地裝置不合格，當電力系統(tǒng)發(fā)生事故時，人體與地面接觸不光存在電壓之間的對應關系，還會在地面上產(chǎn)生很高的電位差，給工作人員帶來人身傷害，同時對二次系統(tǒng)產(chǎn)生較大的干擾，所以我們要依據(jù)接地導體的特性將接地點設置在地面中電阻較低的位置，用減小電位差的方法去平衡電位梯度，盡量來減小這種傷害來保證人身安全和設備的可靠運行。

2.3 狀態(tài)檢修

狀態(tài)檢修的定義：利用在線監(jiān)測或離線監(jiān)測設備或手段來探測設備的實際運行狀況，然后將收集到的全部信息輸入系統(tǒng)進行分析、診斷，根據(jù)診斷后得出的設備健康狀況是否符合標準要求來確定設備的健康狀態(tài)。按照“應修必修，修必修好”的原則，在設備的檢修周期到來前對設備進行檢修，當然也可參考設備的實際運行狀態(tài)來制定檢修周期延長或縮短的最終決策。

做好設備的狀態(tài)檢修工作，要明確目標，強化管理制度，分清責任。首先要建立規(guī)劃及目標。設備的狀態(tài)檢修工作可以試點運行，在一定時間內(nèi)可以首先開始進行斷路器或變壓器、隔離開關等一次設備進行狀態(tài)檢修工作，等到取得了非常成熟的經(jīng)驗且各方面條件支持的情況下即可進行推廣工作，慢慢將自動化、通信系統(tǒng)和繼電保護等二次設備開展狀態(tài)檢修。其次要建立機構，明確各部門責任，成立一個完整的評估系統(tǒng)來完善管理工作。成立專項小組，建立上級組織機構，為保證檢修管理工作規(guī)范有序進行。

3 電力系統(tǒng)中微機保護的重要作用

微機保護是一種先進的保護方式，它的出現(xiàn)為繼電保護提供了有效依據(jù)，現(xiàn)階段很多大型發(fā)電機組都在沿用以前的繼電保護技術，這些技術在應用過程中暴露出了一些漏洞，現(xiàn)在對行波測距原理的研究應用還是試驗階段，微機保護方式和傳統(tǒng)保護方式之間存在一定差異，微機保護可以利用計算機處理系統(tǒng)，使邏輯功能得到實現(xiàn)。距離保護作為高壓線路保護的主要保護之一，它反應了保護安裝位置與故障點之間的距離，受系統(tǒng)運行方式和阻抗大小的影響，其運行特征顯得非常復雜。

距離保護的振蕩閉鎖條件是系統(tǒng)正常運行或由于系統(tǒng)靜穩(wěn)定破壞而發(fā)生振蕩時，故障判斷元件拒絕動作，保護不開放，即使測量元件因振蕩而動作，保護也不會誤動跳閘。在故障情況下，啟動元件動作，短時開放保護，既能夠保證區(qū)內(nèi)故障可靠動作，又能夠保證在區(qū)外故障引發(fā)系統(tǒng)振蕩時可靠閉鎖。所以在距離保護中為保證系統(tǒng)振蕩時保護的可靠動作經(jīng)常在距離保護中還設置靜穩(wěn)定破壞檢測部分，在檢出靜穩(wěn)定破壞引發(fā)的振蕩后，閉鎖故障判斷元件，使其不動作。

4 結語

如上所述，電力系統(tǒng)接地和二次系統(tǒng)抗干擾問題研究是一項長期的工作，因為不同的工作環(huán)境，將在二級系統(tǒng)設備和兩個電纜接地有一些影響。隨著電力系統(tǒng)自動化水平的快速提高，電力行業(yè)對二次系統(tǒng)的抗干擾問題研究也會更加深入。隨著智能化變電站的應用，變電站輔助系統(tǒng)得到了很快的發(fā)展，對接地和抗干擾研究提供了全新的思路，電力系統(tǒng)接地和二次系統(tǒng)抗干擾研究任重而道遠。

參 考 文 獻

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