探討變電站繼電保護誤動原因之交直流電源串擾

黃世通

摘 要：變電站繼電保護主要用在出現故障時及時斷開設備，以減輕或避免設備的損壞和對相鄰地區供電的影響，提高整個電力系統的穩定性和可靠性。但是在有的時候，由于受到不同方面的影響，導致繼電保護裝置產生交直流電源串擾，使得裝置產生保護誤動，進而威脅到整個電網的運行。本文通過對繼電保護裝置交直流電源串擾成因的分析，提出一些有效地解決方案，以供同仁參考。

關鍵詞：變電站；繼電保護；串擾；解決對策

對于電力系統來說，想要穩定良好的運行，一定要有可靠的電氣設備，而電氣設備卻受多方面的影響而容易發生問題，比如：在安裝工藝上出現細小的差錯、所加的電荷負載過于沉重、絕緣線時間久而發生老化現象……這些故障會導致導線發生短路或斷路，直接或間接的使電氣設備發生故障，影響了電力系統的穩定運行，而在這之上，就要說到交直流電源串擾，因為電源干擾的緣故，使得繼電保護裝置誤以為電源發生問題，因而保護裝置自行變動，這嚴重影響電力系統的安全性，在本文中也著重講述了這種干擾的成因，以及提出一些切實可行的解決對策。

1 繼電保護交直流電源串擾的成因

根據名稱不難發現，交直流電源串擾成因很大一部分原因，就是這種繼電保護是由交流電和直流電共同供電，因為在現在的變電站，所用的電氣設備以及一些用電裝置都是需要二者共同供電的，這也是提高變電所供電可靠性和效率的最好方法。稍微懂一些電力方面知識的人就會知道，交流電的容量要比直流電小得多，并且直流電的可靠性要優于交流電，因此一般的電力方面的公司都比較喜歡應用直流電源，還有一方面就是因為直流電要容易維修。交流電和直流電的作用也是不一樣的，因為交流電的功率是比較小的，所以多用于照明設備、打印機這樣簡單的設備中，所占用的空間不大，所起到的作用也不大，但卻必不可少。因此在繼電設備中必須要應用兩者，因此當進行了一些不當的操作之后，在交流回路和直流回路中的一些線圈等會有不良的反應，會發生電壓升高的情況，進而對其他的直流回路設備產生影響，進而干擾到正確的操作，當斷路器斷開時，如果發現所受到的電壓為為無限大，則可以斷定這個斷路器是理想的，振頻一般就是一千赫茲，雖然這種情況會僅僅發生在線圈上，又或者簡單的引線上，但是卻有可能發生更大的危險，那就是尖峰電壓會升高，變得超出承受范圍。另一方面，如果沒有應用理想斷路器，那么所產生的危險就會更大：當斷路器斷開時，所在的觸點位置會會產生電弧重燃現象，在這種情況下會產生過電壓，這種過電壓雖然是暫態的，但卻非常嚴重，因為它會直接傳輸到直流部分的母線上，進而使整個斷路設備癱瘓。上面所說的情況，當斷路器斷開時，會產生暫態的過電壓，當這個電壓超過了擊穿電壓時，重燃的電弧會導致電流發生變變化，變得時斷時續，而電容的充電也會發生影響，變得時斷時續，有時還會發生反向放電的情況，使得暫態過電壓的震蕩變得更加明顯，加劇了斷路器的穩態的流失，整個控制系統進入癱瘓狀態。

2 繼電保護交直流電源串擾解決對策

2.1 設計解決方案

很長時間以來，變電站繼電保護交直流串擾問題就一直存在于變電站中，并且直觀地說，我們并沒有一個能夠完美解決它的辦法，大多數時候在實際操作時，為了避免事故的時常發生，會安排經驗豐富的工作人員去負責這一塊的工作，但是這樣的做法并不能完全使得事故不再發生，因此也不是可靠的選擇。本文的觀點是將直流電源不可替代的作用發揮出來，用它替代交流電源來作為繼電保護電源，下面是本文作者想出來的兩種方案。

2.1.1 將驅動設備進行更換。更換驅動設備，即將交流的設備更換為直流的，交直流電源串擾問題的主要原因是直流與交流同時存在而引起的，因此如果將交流設備都換成直流的設備，可以很有效的解決串擾問題，但是在另一方面，直流設備在市場上的流量很小，因此購買變得異常困難，并且因為沒有較大的交易量，因此這種專業上的人員特別少，造成維修的困難與昂貴；還有就是如果直流設備直接接入直流電源直流系統，會使得直流接地的情況發生的更為頻繁，因此在這方面要多加注意。

2.1.2 將直流電源進行逆變。所謂的逆變，是一種應用逆變器進行處理的方式方法，將二百二十伏的直流電逆變為二百二十伏的交流電，然后用于照明燈設備的使用。因為交流線路越長，危險和事故越容易發生，因此逆變器可以直接裝在直流電源設備的接口處，可以完全杜絕電源串擾問題的發生。在以上解決方法的說明中，逆變器偶爾也會存在一些問題，畢竟其依舊存在交流側，因此，可以進行一定的保護，如安裝一些保護設備，有效地避免所有交直流問題的產生。在逆變器技術的開發和利用上面，我國的技術已經領先于世界，所以這種方法在一定程度上具有很強的實用性，也因為成本低而符合現階段我國的國情。

2.2 逆變器對交直流電源的影響

2.2.1 當某個交流節點和接地點相通時，這一側就會發生單點接地的情況，進而使得直流側發生閉合，并且由于系統中的電阻是很大的，所以即使接地，所產生的電流也是很小的，在這種情況下，接地電流受到閉合的影響，因此大小和方向都會發生變化，并且隨著時間發生周期性改變，電流不平衡。

2.2.2 當逆變器中的兩個節點都與接地點相通時，就會形成多個回路，在之后的接地電流會不同于第一種情況，變得特別大，所以逆變器的另一半，即接在直流系統的那一邊的電流會變得極度不平衡。

2.2.3 當交流側發生交直流電源串擾，使得交流側發生短路，那么在直流側會產生大量的沖擊電流，導致電流數值急劇增大。

2.3 對繼電保護交直流電源串擾問題的具體解決方法

2.3.1 瞬時過電流保護方法。在上文中說到，優勢逆變器的節點會與接地點接觸相通而發生短路等問題，這樣的問題會導致直流端的電流過大，在這種情況下，可以應用過電流保護法，在瞬時的電流過大時，裝置可以自行切斷電流，同時使逆變器停止工作，避免設備出現故障。

2.3.2 過載保護。就是在直流端安裝一定設備，當這端的負荷超出了允許數值時，逆變器也會停止運行，并且發出警告，及時做出應對，以避免意外情況的發生。

3 結束語

對于用電越來越多的現代社會，變電所的作用也越來越明顯，對于繼電保護交直流電源串擾本文做了詳細的介紹，并提出了一些具體的解決辦法——繼電保護裝置的電源單一化可以有效地防止這種問題的發生，因此，應用逆變器，將交流電源逆變為直流，可以很明顯的降低繼電保護交直流電源串擾因此事故的發生率，進而將變電所的效率和穩定性提高一大截。

參考文獻：

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（3）直流回路一點接地和交直流串擾引起保護誤動及其對策. 唐文秀. 電力自動化設備. 2007（09）