電網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事故造成的，最主要的干擾源還是來自于高壓設備的操作，一旦在操作過程中出現任何故障和問題，就會導致二次回路的故障，而且其持續的時間也比較長，發生的頻率也比較多。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為共態干擾和橫態干擾，共態干擾和橫態干擾是在細節上稍有區別，但無論哪種特征的干擾形式，對電力系統的破壞都是比較嚴重的，應該采取相應的措施做好抗干擾的預防工作。

【關鍵詞】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

電力系統的電磁干擾源有外部干擾和內部干擾兩個方面：外部干擾是指那些與系統結構無關，而是由使用條件和外部環境因素所決定的干擾，主要有其它物體和設備輻射的電磁波產生的強電場或強磁場，如雷擊、隔離開關操作、中壓開關柜操作、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。內部干擾是指由系統結構、元件布局和生產工藝等所決定的干擾，主要有雜散電感和電容的結合，引起的不同信號感應，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，有多種渠道將電磁干擾源和受干擾的二次回路和二次設備聯接起來，這些耦合渠道包括：輻射、感應和耦合。而被干擾設備接收的電磁干擾水平，往往源于幾種耦合方式產生的綜合效應。輻射：高頻感應加熱設備、高頻焊接等工業設備以及電視發射臺、雷達等大功率電子設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備，造成干擾信號。感應：同一電纜內的感應，當同一電纜中某一芯線通過很強的干擾電流時，將在其他芯線感應出很高的干擾電壓，并在終端聯接設備上以共模干擾與差模干擾的形式出現。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出不能接受的干擾。耦合：在開關場，電磁干擾主要經電感耦合、電容耦合及傳導耦合等途徑引入二次設備。

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發生過負荷、接地等異常現象時，向值班人員發出預告信號（電鈴響）；發生短路故障時，則迅速切斷故障部位電源并發出事故信號（電喇叭響），以限制事態進一步擴大，并保持非故障部位繼續運行。

對繼電保護裝置的基本要求是：選擇性。應能僅切除故障部位，盡量縮小停電范圍。速動性。即當系統發生故障時，保護裝置應盡快動作。靈敏性。指保護對異常現象及故障的反應能力，一般用靈敏系數來衡量，其值愈高，表明反應能力愈強（靈敏系數，在電流保護中，是指保護區最小值的短路電流與繼電保護裝置一次側動作電流的比值。對相間保護，為保護區未端兩相短路電流最小與繼電保護裝置一次側動作電流的比值）。可靠性。即保護該動作時不應拒動；不該動作時不應誤動。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，連接二次設備的電路稱為二次回路或二次接線。二次回路按設備、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加以區別。每根接線均按規定的“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只用一點聯接，這樣等電位面的電位可以隨著地網的電位變化而浮動，避免控制室地網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回路，與控制室地網相連接。

2沿高頻電纜敷設接地銅線若高頻同軸電纜只在一端接地，在隔離開關操作空母線等情況下，必然在另一端產生暫態高電壓。即可能在收發信機端子上產生高電壓，可能中斷收發信機的正常工作，甚至損壞收發信機部件。在開關場，高頻電纜屏蔽層在結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，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，實現接地。要注意的是，個別人誤以為收發信機機殼能可靠接地，只把高頻電纜屏蔽層接到收發信機接地端子，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相接，并延伸至與保護屏等電位面相連；在開關場距結合濾波器接地點3～5m處與地網連通，并延伸至結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出電勢，從而對保護造成干擾。3.4更換結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，當高壓電網發生接地故障，接地電流通過變電所地網時，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，可能會使收發信機高頻變量器飽和，引起發信中斷，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串有電容的寬帶濾波器。

5按規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生反電勢，在接點斷開瞬間，有“冒火”，對弱電回路產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，對電網安全穩定運行有著重要的現實意義。針對保護裝置實際運行存在的電磁干擾問題，采取相應的抑制措施，實踐證明能有效提高繼電保護裝置等二次設備的可靠性。

參考文獻：

[1]王亮 編“電力系統電磁兼容”武漢：電力出版社2005

[2]電力系統繼電保護實用技術問答[M].北京：中國電力出版社.

[3]錢明敏變電站二次設備的抗干擾性研究電測與儀表2002年第09期

（作者單位：中國能源建設集團山西省電力勘測設計院有限公司）