徐福兵　高健

摘要：變電站繼電保護(hù)設(shè)備是保證變電站安全、穩(wěn)定運(yùn)作的重要裝置，但變電站繼電保護(hù)會在實(shí)際運(yùn)作中遇到各種因素的干擾。文章通過對變電站繼電保護(hù)遇到的干擾因素的分析，討論了變電站繼電保護(hù)抗干擾技術(shù)的應(yīng)用，通過降低一次設(shè)備接地的電阻、串接回路電容、正確接地、構(gòu)建等電位面等手段來增強(qiáng)變電站繼電保護(hù)設(shè)備對各種干擾的抵抗能力。

關(guān)鍵詞：變電站；繼電保護(hù)；抗干擾技術(shù)；干擾因素；一次設(shè)備接地電阻；串接回路電容 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM774 文章編號：1009-2374（2016）26-0136-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.26.066

當(dāng)前，在我國的變電站建設(shè)中，為了保障變電站能夠安全穩(wěn)定地運(yùn)行，廣泛使用了繼電保護(hù)設(shè)備。繼電保護(hù)裝置大都大規(guī)模應(yīng)用了集成電路，使得設(shè)備體現(xiàn)出智能、高效、微型等特征，但這也導(dǎo)致這些設(shè)備對各種因素的干擾表現(xiàn)得十分脆弱和敏感，因此增強(qiáng)變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的抗干擾能力顯得十分重要。

1 變電站繼電保護(hù)的含義及意義

繼電保護(hù)是指當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障影響系統(tǒng)正常運(yùn)行或者出現(xiàn)危及電力系統(tǒng)運(yùn)行安全的異常情況時(shí)，能夠?qū)收匣虍惓Ｇ闆r進(jìn)行分析，然后自動做出反應(yīng)、排除故障的自動化措施。變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)能識別出電力系統(tǒng)運(yùn)行的情況，在電力系統(tǒng)發(fā)生異常情況時(shí)，能及時(shí)做出反應(yīng)，自動將異常部分從整個(gè)系統(tǒng)中隔離開來，保障整個(gè)電力系統(tǒng)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，不受故障的破壞；在故障發(fā)生時(shí)，繼電保護(hù)系統(tǒng)能發(fā)出警報(bào)信號，通知工作人員及時(shí)將問題消除，使電力系統(tǒng)能保持良好的運(yùn)行狀態(tài)。電力系統(tǒng)是一個(gè)龐大且關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的系統(tǒng)，系統(tǒng)中的某一個(gè)部分出現(xiàn)問題會導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的癱瘓，而繼電保護(hù)系統(tǒng)就是為了解決這個(gè)問題，在電網(wǎng)某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題時(shí)，能夠?qū)栴}自動排除或隔離，保護(hù)電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全和穩(wěn)定，降低這些問題帶來的不利影響。

2 對變電站繼電保護(hù)形成干擾因素的常見種類

2.1 因電流因素引發(fā)的故障

因電流互感器磁路過度飽和所引發(fā)的電流故障會影響變電站繼電保護(hù)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)電流互感器達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，會導(dǎo)致勵磁電流激增，造成電流互感器形成極大的誤差，對繼電保護(hù)的動作產(chǎn)生不利影響。電流互感器飽和通常是由電力系統(tǒng)故障導(dǎo)致電流過大而造成的，在這種情形下，繼電保護(hù)裝置本應(yīng)該立刻啟動準(zhǔn)確的保護(hù)行為隔離出現(xiàn)的異常，但因?yàn)榛ジ衅黠柡退斐傻恼`差容易使繼電保護(hù)裝置采取不準(zhǔn)確的保護(hù)行為，從而對整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成進(jìn)一步的破壞。

2.2 因開關(guān)設(shè)備問題引發(fā)的故障

在繼電保護(hù)裝置中，開關(guān)選擇不當(dāng)容易引起變電站的出口出現(xiàn)跳閘的故障，從而對整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行造成破壞。

2.3 因人工操作不當(dāng)引發(fā)的故障

變電站的繼電器經(jīng)常承受較大的工作強(qiáng)度，這會引起設(shè)備的損耗和老化，因此需要人工進(jìn)行檢查和養(yǎng)護(hù)。但一些員工因?yàn)榧夹g(shù)不純熟或者對設(shè)備不了解，在檢查和養(yǎng)護(hù)中常出現(xiàn)遺漏或者在排除故障時(shí)操作不當(dāng)?shù)葼顩r，這些情況會破壞繼電保護(hù)裝置的安全性和穩(wěn)定性，導(dǎo)致繼電保護(hù)的難度增加。

2.4 因接地故障引起的干擾

在變電站內(nèi)部容易產(chǎn)生單相或多相接地故障，此時(shí)部分因故障產(chǎn)生的電流會通過變壓器中性點(diǎn)，經(jīng)地網(wǎng)至架空地線回到故障發(fā)生的位置。故障產(chǎn)生的強(qiáng)大電流在經(jīng)過接地點(diǎn)到達(dá)地網(wǎng)時(shí)，會引起地網(wǎng)中在不同的點(diǎn)之間出現(xiàn)很高的電勢差，會形成很強(qiáng)的工頻，會對繼電保護(hù)產(chǎn)生高頻干擾，這會對繼電保護(hù)裝置的穩(wěn)定性和安全性造成很大的損害，甚至?xí)?dǎo)致整個(gè)繼電保護(hù)體系癱瘓的情況出現(xiàn)。

2.5 因電感耦合引起的干擾

在有些情形下，由于開關(guān)的啟閉，從而導(dǎo)致了電弧閃絡(luò)現(xiàn)象的出現(xiàn)，這種現(xiàn)象會導(dǎo)致高頻電流的產(chǎn)生，進(jìn)而產(chǎn)生強(qiáng)度較大的磁場以及電場，會對處在磁場范圍內(nèi)的二次電纜造成影響，使二次設(shè)備回路中產(chǎn)生對于地面的干擾電壓，還可能將電壓傳輸?shù)搅硗饽承┒窝b置上，由此對繼電保護(hù)形成干擾。

2.6 因斷路器故障引起的干擾

當(dāng)直流控制回路中的電感線圈斷開時(shí)，會形成大量的寬頻電波，從而影響繼電保護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在使用各種通訊設(shè)備時(shí)也容易產(chǎn)生頻率較高的電磁場，由此會對繼電保護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成干擾。

2.7 因雷電引起的干擾

變電站因自身帶有超強(qiáng)的電荷而在周圍形成強(qiáng)電環(huán)境，在這種強(qiáng)電環(huán)境下，容易在雷電高發(fā)的季節(jié)遭受雷擊。當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)中的戶外構(gòu)架或線路遭受到雷電襲擊時(shí)，會導(dǎo)致地網(wǎng)系統(tǒng)接收到一股強(qiáng)度很大的電流，當(dāng)二次裝置電纜屏蔽層的各個(gè)接地點(diǎn)不同時(shí)，會由于接地線的高阻抗性能而在電纜屏蔽層產(chǎn)生暫態(tài)強(qiáng)電流，這增加了干擾電壓對二次設(shè)備的影響，同時(shí)感應(yīng)的過電壓可能通過一些裝置進(jìn)入二次回路中，影響變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)，嚴(yán)重時(shí)會造成繼電保護(hù)系統(tǒng)的毀壞。

3 在變電站建設(shè)中對繼電保護(hù)抗干擾技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 對一次設(shè)備的接地電阻進(jìn)行降低處理

在變電站以及繼電保護(hù)裝置的建設(shè)中，要盡量降低一次裝置的接地電阻。對一次設(shè)備的接地電阻進(jìn)行降低處理能有效避免暫態(tài)電位差的出現(xiàn)，還能將接地網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成低阻抗性質(zhì)的系統(tǒng)，減小變電站里面的電位差，從而減少接地系統(tǒng)的阻抗性對二次回路裝置的影響，同時(shí)將繼電保護(hù)設(shè)備的誤差值降至最低。

3.2 對回路進(jìn)行電容串接處理

在高頻通道中，對耦合動作的實(shí)現(xiàn)一般使用高頻變量器來進(jìn)行，此時(shí)需要在高頻通道的電纜回路中接入電容器，通過串聯(lián)的方式將它們連接起來。在變電站中，所有的高頻電纜全都采用了將兩點(diǎn)同時(shí)接入地面的措施，如果因某種原因?qū)е伦冸娬局械母邏弘娋W(wǎng)不慎發(fā)生了接地故障，會導(dǎo)致在接地電流傳輸?shù)降鼐W(wǎng)中的時(shí)候，高頻電纜的兩接地點(diǎn)的電位差和容易產(chǎn)生縱向的電位差，而縱向的電位差會對高頻電纜的回路產(chǎn)生很大的干擾，容易造成收發(fā)信機(jī)的變量器產(chǎn)生飽和的現(xiàn)象，對發(fā)信機(jī)的信號發(fā)射功能形成干擾甚至破壞。要解決這個(gè)問題，需要對工頻電流進(jìn)行隔斷處理，而對回路進(jìn)行電容串接處理能有效地防止這種問題，成功阻隔工頻電流，保證繼電保護(hù)設(shè)備免受工頻電流干擾。

3.3 合理地進(jìn)行接地處理

變電站內(nèi)的接地網(wǎng)絡(luò)兩接地點(diǎn)之間的電位面往往不會相等，通常有電位差存在，而這個(gè)電位差會根據(jù)接地網(wǎng)收到的電流強(qiáng)度的變化而變化，如果接地網(wǎng)收到的電流越大，兩接地點(diǎn)的電位差就會越大。在同一個(gè)回路中的相異點(diǎn)進(jìn)行接地時(shí)，會導(dǎo)致地網(wǎng)中的電位差進(jìn)入到回路形成分流，所以要合理地進(jìn)行接地處理。在變電站接地作業(yè)時(shí)，可以將高頻同軸電纜的接地作業(yè)在控制室以及開關(guān)廠兩個(gè)位置分別作業(yè)。如果電纜只有一端與地面相連則會造成電纜的另一端產(chǎn)生暫態(tài)電高壓，因?yàn)橹贿B接電纜一端會引起電纜兩端的電壓不平衡而導(dǎo)致暫態(tài)電高壓的產(chǎn)生，當(dāng)暫態(tài)電高壓產(chǎn)生于收發(fā)信機(jī)設(shè)備上時(shí)，會對收發(fā)信機(jī)的正常信號發(fā)射工作產(chǎn)生干擾，嚴(yán)重時(shí)會造成收發(fā)信機(jī)設(shè)備的損壞，進(jìn)而引發(fā)事故。對高頻電纜兩端同時(shí)進(jìn)行接地作業(yè)包括以下兩個(gè)步驟：（1）在對開關(guān)廠進(jìn)行作業(yè)時(shí)，要用分支銅導(dǎo)線將高頻電纜屏蔽層和濾波器在二次設(shè)備上相連接，使用10mm2以上的絕緣導(dǎo)線作為連接線，實(shí)現(xiàn)接地功能；（2）在控制室里面的作業(yè)中，要將高頻同軸電纜的屏蔽層和保護(hù)屏的接地銅牌使用多股規(guī)格為1.5～2.5mm2的絞銅線直接連接。需要注意的是，在進(jìn)行控制室內(nèi)接地作業(yè)時(shí)，一定不能僅僅連接了電纜屏蔽層和收發(fā)機(jī)基地裝置，而忽略了保護(hù)屏接地銅牌的問題，不然會導(dǎo)致這一端的接地沒有效果，從而對變電站繼電保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行造成不良影響。

3.4 對繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行等電位面的建設(shè)

微機(jī)的保護(hù)裝置通常會集中布置在主控室，此時(shí)為了保障通信的可靠性與穩(wěn)定性，應(yīng)該構(gòu)建包括所有微機(jī)保護(hù)裝置、中央計(jì)算機(jī)、其他所有微機(jī)裝置在內(nèi)的等電位系統(tǒng)。等電位平臺系統(tǒng)應(yīng)該要保持與控制室地網(wǎng)的動態(tài)聯(lián)系，保證等電位面能隨著地網(wǎng)電位的變動而做出相應(yīng)的變動，控制地網(wǎng)電位差對電位面造成的干擾，保障變電站內(nèi)所有的微機(jī)設(shè)備接地方面電位差的平衡穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)系統(tǒng)不受電位差帶來的干擾。等電位面的建設(shè)一般運(yùn)用兩種手段：（1）連接微機(jī)保護(hù)盤底部的接地銅牌并和盡頭用銅牌連接成網(wǎng)，接入由電纜分出的粗銅導(dǎo)線，通過粗銅導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)接地；（2）在保護(hù)盤底部構(gòu)造一個(gè)所有設(shè)備都連接進(jìn)來的銅網(wǎng)絡(luò)。

3.5 分隔處理波濾器的一次線圈與二次線圈

對于防止雷電、開關(guān)操作對繼電保護(hù)裝置的干擾，可以將連接濾波器的一次線圈和二次線圈分隔處理，并且讓二次接地點(diǎn)和一次接地點(diǎn)之間保持3～5m的距離。雷擊或開關(guān)產(chǎn)生的高頻電流經(jīng)電容入地產(chǎn)生的高頻電壓容易對繼電保護(hù)裝置帶來不利影響。在電容器接地點(diǎn)有高頻電流通過時(shí)會在這個(gè)地方產(chǎn)生相當(dāng)高的地電位，但地網(wǎng)能使高頻地電位快速衰減，因此可以擴(kuò)大二次回路的接地點(diǎn)與以此接地點(diǎn)之間的距離來降低接地點(diǎn)與二次裝置間的電位差。使在電纜屏蔽層流動的高頻電流大幅減少，從而控制對芯線帶來的不利影響。

4 結(jié)語

變電站繼電保護(hù)抗干擾技術(shù)對變電站的安全、穩(wěn)定的運(yùn)行提供了有力的保障，但繼電保護(hù)抗干擾技術(shù)仍存在著不足，需要不斷研究和改進(jìn)。

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作者簡介：徐福兵（1979-），男，江西廣豐人，南京南瑞繼保電氣有限公司中級工程師，研究方向：電力自動化設(shè)備營銷。

（責(zé)任編輯：小 燕）