(鄭州煤炭工業(yè)(集團)高瑞電力有限公司,河南 新密 452371)
變電站中通常都配置了避雷針,防止直接受到雷擊。但當(dāng)避雷線、輸電線路桿塔塔頂?shù)仍馐芾讚魰r,通常會形成雷電流,且形成電磁場,隨之會在周圍的金屬導(dǎo)體中形成非常強的過電壓。變電站二次系統(tǒng)中的某些線路在雷電天氣條件下都有可能形成這一過電壓,會損壞一次設(shè)備的絕緣,或經(jīng)由諸多藕合路徑傳送到二次設(shè)備中,導(dǎo)致其動作發(fā)生異常。
發(fā)生單相接地短路時,將會形成短路電流,從接地點流到接地網(wǎng),致使接地點以及接地網(wǎng)的電位升高。如果二次回路和接地點間距相對較近,在該回路里會形成共模干擾電壓。實踐發(fā)現(xiàn),當(dāng)發(fā)生單相接地故障時,該干擾電壓可能會達到數(shù)kV,甚至?xí)_到1.23萬V左右,其頻率最大值為幾百KHz。
當(dāng)操作人員實施各項倒閘操作時,儲能元件(電感或電容等)的狀態(tài)改變時,會形成暫態(tài)的過電壓,且逐漸衰減振蕩,最終會藕合到其二次回路之中,使該回路中產(chǎn)生很多脈沖(呈振蕩和衰減)。實踐表明,這些干擾脈沖的頻率分布于0.1~80 MHz范圍內(nèi),不僅如此,各脈沖的持續(xù)時間保持在10 μs~10 ms范圍內(nèi)。
通過深入研究可知,這方面的干擾基本上由變電站運維工作者自身配備的對講機、手機等電子通信設(shè)備。另外,變電站中許多電氣設(shè)備的局部放電,如電暈、火花放電等現(xiàn)象,同樣會形成這方面的干擾。
當(dāng)變電站發(fā)生靜電放電時,會在極短時間內(nèi)形成一個非常強的電弧,由此會形成一個短暫的放電電流與很強的電磁場,并會影響到二次回路的元器件,使它們被損壞,最終引發(fā)二次回路故障。
電容耦合也叫靜電藕合。變電站一次設(shè)備的強電由靜電藕合至二次回路的干擾電壓,它是通過藕合電容藕合至二次回路的。
即指在一、二次回路之間,二次回路的強弱電之間及交直流之間的互感所形成的干擾電壓。
變電站的接地網(wǎng)有阻抗,因此,當(dāng)其故障電流經(jīng)過接地網(wǎng)時將產(chǎn)生壓降,導(dǎo)致其中各地的地電位有所不同。如果同個回路里面存在若干個接地點,那么由于受到上述電位差的影響,電纜芯線與屏蔽層將會產(chǎn)生電流,并會形成干擾電壓。
即指干擾源以高頻電磁波的形式傳輸?shù)蕉位芈匪鸬母蓴_。按照二次回路接地方式進行分類,主要包括以下兩種類型:共模、差模干擾。
按照具體的實踐結(jié)果,變電站接地質(zhì)量扮演著非常關(guān)鍵的角色,其質(zhì)量優(yōu)劣決定著其抗干擾性能。良好的接地可以有效抑制微機保護內(nèi)部的藕合干擾,防止受到外界電磁干擾的負面作用,明顯改善微機保護的性能?,F(xiàn)實中通過以下的措施來處理:在裝置中配備屏蔽層(接地處理),利用接地線把它和裝置的殼體連在一起,同時通過接地線(具有相對較低的阻抗值)把其殼體和主接地網(wǎng)連在一起。需注意的是,該裝置中接地電阻必須滿足相關(guān)條件,一般其阻值應(yīng)當(dāng)處于10 Ω以下。
在該裝置內(nèi)部,高頻電路(頻率處于10 MHz以上)要采取多點接地的模式;而低頻電路(頻率處于1 MHz以下)需要選擇一點接地的方式;而對于頻率保持在1~10 MHz范圍內(nèi)的電路,如果選擇第二種模式,則其接地線應(yīng)當(dāng)滿足如下條件:≤1/20波長。為切實確保數(shù)模轉(zhuǎn)換質(zhì)量,保證其精度相對較高,務(wù)必要使其中的數(shù)字地和模擬地兩者間采用單點相連的方式,同時還應(yīng)當(dāng)確保連接線長度盡量短一些。如果條件允許,上述兩者之間的針腳最好是要直連。此外,為防止共模干擾的影響,裝置中包含的所有零電位一定要進行相應(yīng)的懸浮處理,禁止把它們和殼體連在一起,并且應(yīng)當(dāng)最大限度地提高零電位和殼體間的絕緣性能,且需要減少分布電容。
濾波器的選頻特性作用重大,可有效避免傳導(dǎo)藕合引起的干擾。比如,在將濾波器安裝在交流輸人通道前端,可以有效抑制中波段的高頻干擾,并且還能夠抑制電源波形的失真干擾。通過這種方式能夠濾除直流信號中的高頻和低頻干擾,更好地防止整個系統(tǒng)受到高、低頻干擾的影響,還能夠更好地抑制觸電抖動與過電壓等原因引起的干擾。不僅如此,合理提高電路的門檻電壓,也能將其中的部分低頻干擾濾除。
實踐中主要通過以下幾種方式來進行:
1)光電隔離。若隔斷兩個電路之間的電氣聯(lián)系,那么就可以切斷兩者的干擾通道。在傳遞信息資料的過程中,將光耦合技術(shù)引入到微機保護裝置內(nèi)部,可以實現(xiàn)各種電平轉(zhuǎn)換,而且能有效地屏蔽某些干擾的影響。就算是對許多無須進行電平轉(zhuǎn)換的信息,同樣盡量通過該技術(shù)來傳輸。
2)屏蔽。該裝置的機柜一般是鐵質(zhì)的,可以有效屏蔽各種干擾,避免機柜受到外界電磁干擾的影響。另一方面,為防止外界干擾經(jīng)由二次接線端子到達其內(nèi)部,必須使接線端子與微機保護系統(tǒng)之間不存在直接的電氣聯(lián)系。此外,還應(yīng)當(dāng)滿足以下條件:確保二次回路的二次電纜的兩端可靠接地。
1)數(shù)據(jù)采集誤差的處理。主要是采用相應(yīng)的數(shù)字濾波技術(shù),通過合適的軟件,來加工處理微機保護裝置的采樣信號,進行平滑處理,將其中的振蕩與毛刺消除,以此降低干擾所占的比例。
2)控制失靈的處理。為有效防止干擾對動作信號輸入與開關(guān)量寫入的干擾,需要設(shè)置控制失靈軟件的措施。
3)數(shù)據(jù)出錯的處理。采用相應(yīng)的數(shù)據(jù)冗余方法,在不同位置備份RAM中的信息,在使用過程中,把它和備份數(shù)據(jù)加以比較,如果兩者一致,則暗示數(shù)據(jù)是完好的。反之,則暗示著數(shù)據(jù)已經(jīng)被破壞,這樣就需要用備份信息來將其取代。
4)程序跑飛的處理。主要是利用指令冗余、軟件狗等措施來避免這種問題。
1)交直流回路需采用不同的電纜,以此防止兩回路間的干擾。強弱電不使用同一根電纜微機保護屏內(nèi)部的各種連線進行綁扎時,應(yīng)當(dāng)區(qū)分強、弱電回路,防止強電對弱電回路產(chǎn)生一定的干擾。
2)對于變電站內(nèi)的控制電纜,其敷設(shè)過程中盡可能地與高頻暫態(tài)電流的入地點保持相對較遠的距離,這樣能夠盡量防止強干擾源的不良影響。要通過發(fā)射狀敷設(shè)的形式來施工控制電纜,注意不要自成環(huán)網(wǎng)或者和高壓輸電線平行。在電纜溝中需要把它安裝在第2、3層電纜架,必須與電力電纜盡量保持相對較遠的距離,這樣可以有效防止當(dāng)出現(xiàn)不對稱短路故障時電力電纜的干擾。
3)對于繼電器等感性元器件,應(yīng)采用許多續(xù)流措施,以此避免切斷感性電流時形成的干擾電壓。
4)對于有可能引入雷電波的回路上,最好采取加裝避雷器等裝置的措施。
現(xiàn)實中針對各種類型的干擾源,具有不同的干擾理、藕合途徑,需要選擇合理的方法來應(yīng)對。而在變電站工作中,二次回路與微機保護裝置比較復(fù)雜。因此,要充分結(jié)合現(xiàn)實情況,進一步認真總結(jié)各類干擾情況,采取應(yīng)對措施,以不斷提高抗干擾質(zhì)量和效率。