電網(wǎng)二次回路繼電保護抗干擾探討

杜智鋒

【摘 要】繼電保護二次回路干擾源是由于雷電和某些特殊的系統(tǒng)事故造成的，最主要的干擾源還是來自于高壓設(shè)備的操作，一旦在操作過程中出現(xiàn)任何故障和問題，就會導致二次回路的故障，而且其持續(xù)的時間也比較長，發(fā)生的頻率也比較多。干擾的主要途徑是電容耦合、磁耦合、傳導耦合。受干擾的特征主要表現(xiàn)為共態(tài)干擾和橫態(tài)干擾，共態(tài)干擾和橫態(tài)干擾是在細節(jié)上稍有區(qū)別，但無論哪種特征的干擾形式，對電力系統(tǒng)的破壞都是比較嚴重的，應(yīng)該采取相應(yīng)的措施做好抗干擾的預防工作。

【關(guān)鍵詞】二次回路；繼電保護；抗干擾；措施

一 電磁干擾的來源和途徑分析

電力系統(tǒng)的電磁干擾源有外部干擾和內(nèi)部干擾兩個方面：外部干擾是指那些與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無關(guān)，而是由使用條件和外部環(huán)境因素所決定的干擾，主要有其它物體和設(shè)備輻射的電磁波產(chǎn)生的強電場或強磁場，如雷擊、隔離開關(guān)操作、中壓開關(guān)柜操作、直流電源的中斷與恢復、步話機輻射及來自電源的工頻干擾等等。內(nèi)部干擾是指由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、元件布局和生產(chǎn)工藝等所決定的干擾，主要有雜散電感和電容的結(jié)合，引起的不同信號感應(yīng)，長線（對高頻信號而言）傳輸造成電磁波的反射，多點接地造成的電位差干擾，寄生振蕩和尖峰信號引起的干擾等等。但是，不論是外部干擾還是內(nèi)部干擾，都具有相同的物理特性，故而其消除和抑制的措施基本是相同的。

在高壓變電站內(nèi)，有多種渠道將電磁干擾源和受干擾的二次回路和二次設(shè)備聯(lián)接起來，這些耦合渠道包括：輻射、感應(yīng)和耦合。而被干擾設(shè)備接收的電磁干擾水平，往往源于幾種耦合方式產(chǎn)生的綜合效應(yīng)。輻射：高頻感應(yīng)加熱設(shè)備、高頻焊接等工業(yè)設(shè)備以及電視發(fā)射臺、雷達等大功率電子設(shè)備都可以通過電磁波輻射，干擾附近的精密儀器及儀表；架空輸電線輻射出電磁場也會通過供電線路侵入電子設(shè)備，造成干擾信號。感應(yīng)：同一電纜內(nèi)的感應(yīng)，當同一電纜中某一芯線通過很強的干擾電流時，將在其他芯線感應(yīng)出很高的干擾電壓，并在終端聯(lián)接設(shè)備上以共模干擾與差模干擾的形式出現(xiàn)。此外，不同能量等級的強電與弱電回路共用同一電纜時，當強電回路的電能突變，也會對弱電回路感應(yīng)出不能接受的干擾。耦合：在開關(guān)場，電磁干擾主要經(jīng)電感耦合、電容耦合及傳導耦合等途徑引入二次設(shè)備。

二 繼電保護和二次回路

1繼電保護用途及基本要求

繼電保護的用途是當一次系統(tǒng)發(fā)生過負荷、接地等異常現(xiàn)象時，向值班人員發(fā)出預告信號（電鈴響）；發(fā)生短路故障時，則迅速切斷故障部位電源并發(fā)出事故信號（電喇叭響），以限制事態(tài)進一步擴大，并保持非故障部位繼續(xù)運行。

對繼電保護裝置的基本要求是：選擇性。應(yīng)能僅切除故障部位，盡量縮小停電范圍。速動性。即當系統(tǒng)發(fā)生故障時，保護裝置應(yīng)盡快動作。靈敏性。指保護對異常現(xiàn)象及故障的反應(yīng)能力，一般用靈敏系數(shù)來衡量，其值愈高，表明反應(yīng)能力愈強（靈敏系數(shù)，在電流保護中，是指保護區(qū)最小值的短路電流與繼電保護裝置一次側(cè)動作電流的比值。對相間保護，為保護區(qū)未端兩相短路電流最小與繼電保護裝置一次側(cè)動作電流的比值）。可靠性。即保護該動作時不應(yīng)拒動；不該動作時不應(yīng)誤動。若達不到這一要求，則有可能反而成為擴大事故及造成事故的一個因素。

2二次回路

變配電站中，連接二次設(shè)備的電路稱為二次回路或二次接線。二次回路按設(shè)備、裝置的用途來分，可分為繼電保護二次回路、自動裝置二次回路、遠動裝置二次回路、控制系統(tǒng)二次回路、測量儀表二次回路、信號裝置二次回路和直流電源回路等。

二次回路由于連接線、連接點數(shù)量較多，安裝位置曲折隱蔽，因而很難直觀。一般都是首先從二次圖紙上了解它，然后進行操作。在二次圖紙上，設(shè)備元件均以圖形、文字符號表示，相同類型的元件則以編上阿拉伯序數(shù)加以區(qū)別。每根接線均按規(guī)定的“回路標號”加以標注。接線的兩個端頭均以“相對編號法”加以標注。

三 繼電保護二次回路的抗干擾措施

1構(gòu)造繼電保護裝置等電位面把集中在控制室的繼電保護盤柜都置于同一等電位平臺上，使該等電位面與接地主網(wǎng)只用一點聯(lián)接，這樣等電位面的電位可以隨著地網(wǎng)的電位變化而浮動，避免控制室地網(wǎng)的地電位差竄入繼電保護裝置，有利于屏蔽干擾。采用將各保護屏的銅排以首尾相連銅焊接形成閉環(huán)回路，與控制室地網(wǎng)相連接。

2沿高頻電纜敷設(shè)接地銅線若高頻同軸電纜只在一端接地，在隔離開關(guān)操作空母線等情況下，必然在另一端產(chǎn)生暫態(tài)高電壓。即可能在收發(fā)信機端子上產(chǎn)生高電壓，可能中斷收發(fā)信機的正常工作，甚至損壞收發(fā)信機部件。在開關(guān)場，高頻電纜屏蔽層在結(jié)合濾波器二次端子上，用大于10mm絕緣導線連通并引下，焊接在分支銅導線上；在控制室內(nèi)，高頻電纜屏蔽層用1.5～2.5mm的多股銅線直接接于保護屏接地銅排，實現(xiàn)接地。要注意的是，個別人誤以為收發(fā)信機機殼能可靠接地，只把高頻電纜屏蔽層接到收發(fā)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(guān)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，在緊靠電纜處敷設(shè)截面為100mm2兩端接地的接地銅線，該銅線在控制室電纜層處與地網(wǎng)相接，并延伸至與保護屏等電位面相連；在開關(guān)場距結(jié)合濾波器接地點3～5m處與地網(wǎng)連通，并延伸至結(jié)合濾波器的高頻電纜引出端口。

3二次回路采用屏蔽電纜對于由開關(guān)場引入保護裝置的交流電流、電壓回路、信號回路、直流控制回路等電纜全部采用屏蔽電纜，如KVVP2-22等型號電纜。屏蔽層采用電阻系數(shù)小的銅制成。屏蔽電纜的屏蔽層兩端可靠接地。在做電纜頭之前，用2.5～4mm的多股銅芯線在電纜兩端的屏蔽層上纏繞10圈以上，并進行固定，用熱縮管封緊，將單股銅芯線的另一端可靠接地。保護屏處接于屏底的接地小銅排上，開關(guān)端子箱處接于可靠的接地點上。注意不要利用備用電纜芯兩端同時接地來做為抗干擾措施。由于開關(guān)場各處的地電位不相等，兩端接地的備用電纜芯中仍然會有電流流過，這對于其中不對稱排列的工作電纜芯會感應(yīng)出電勢，從而對保護造成干擾。3.4更換結(jié)合濾波器對于采用高頻變量器直接耦合的高頻通道，在其通道的電纜芯回路中串接一個電容器（約0.047μF，交流耐壓2kV，1min）。由于高頻電纜層兩點接地，當高壓電網(wǎng)發(fā)生接地故障，接地電流通過變電所地網(wǎng)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(fā)信機高頻變量器飽和，引起發(fā)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。我們采用的方法是結(jié)合年度檢修逐步更換原來不符合要求的窄帶濾波器為在二次側(cè)串有電容的寬帶濾波器。

5按規(guī)程及反措要求合理改良接線操作斷路器斷開跳/合閘線圈電流，斷開繼電器線圈電源的瞬間產(chǎn)生反電勢，在接點斷開瞬間，有“冒火”，對弱電回路產(chǎn)生頻譜較寬的高頻干擾，這種干擾能量很大，會損壞弱電回路的元器件/逆變電源等，引起弱電回路邏緝混亂因此弱信號導線不與強電導線共用一根電纜。同時為防止造成相互干擾，或電纜芯絕緣下降造成短路，使交流電壓傳入直流回路，燒壞設(shè)備的電源模塊或輸入部件等；交直流回路不共用同一根電纜

四 結(jié)束語

繼電保護裝置抗干擾措施是一項十分重要的工作，深入開展保護裝置抗干擾措施的研究，對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行有著重要的現(xiàn)實意義。針對保護裝置實際運行存在的電磁干擾問題，采取相應(yīng)的抑制措施，實踐證明能有效提高繼電保護裝置等二次設(shè)備的可靠性。

參考文獻：

[1]王亮 編“電力系統(tǒng)電磁兼容”武漢：電力出版社2005

[2]電力系統(tǒng)繼電保護實用技術(shù)問答[M].北京：中國電力出版社.

[3]錢明敏變電站二次設(shè)備的抗干擾性研究電測與儀表2002年第09期

（作者單位：中國能源建設(shè)集團山西省電力勘測設(shè)計院有限公司）