變電站繼電保護電磁干擾問題分析

唐榛榛 代家羅

摘要：在變電站的電力系統中，配置二次系統，既能提高電力系統安全穩定運行的水平，還能為用戶提供優質的電力能源。但是二次系統會受到電磁的干擾，電力企業應建立完善的繼電保護系統，降低電磁干擾對變電站的影響。本文圍繞變電站繼電保護電磁干擾問題展開討論，分析電磁干擾的擾亂原因，針對存在的原因實施抗干擾措施。

關鍵詞：變電站;繼電保護;電磁干擾;

引言：

變電站二次系統已經成為電力系統的核心，提高二次系統的運行效率和質量，可以穩定電力系統的運行狀態。二次系統運行過程中會受到電磁干擾的影響，電磁干擾來源，主要分為內部干擾源和外部干擾源。此外電磁干擾的耦合渠道，包括直接耦合、電耦合、磁耦合以及輻射耦合，不同的耦合渠道以及干擾源，需要電力企業進行深入的分析，通過分析找到解決方法，即便實施有效的措施提高繼電保護抗干擾能力。

1.變電站繼電保護裝置的電磁干擾源

1.1內部干擾源

繼電保護裝置受到內部干擾后，會影響到繼電裝置以及系統的運行狀態。由于電力系統結構較為復雜，多種電氣元件在運行中，會形成電磁干擾。電力系統在運行過程中，受到內部電磁干擾后，不僅影響到電感和電容匹配度，還會產生不同的信號，在不同信號感應作用下，電力系統長距離傳輸電力資源過程中，在不同的接地點產生電位差，電位差會不斷發射出現的電磁波。

1.2外部干擾源

外部干擾源主要來源雷擊，或者開關操作等，電力系統受到外界因素的影響，電路中的直流電源會不斷的中斷、恢復，在上述狀態下電力系統周圍會產生磁場和電場，并且產生的信號作為電磁干擾到繼電裝置的正常運行。

2.電磁干擾對繼電保護裝置的影響

目前許多電力系統廣泛應用微機型繼電保護裝置，相比于傳統的保護裝置，微機型保護裝置不僅安裝簡便，維護成本較低，還具有較高的可靠性和安全性等優勢。但是將微機型繼電保護裝置使用在復雜的環境中，自然環境極易干擾到微機型保護裝置，產生的電磁干擾影響到微機型保護裝置正常的運行。微機型保護裝置運行過程中，會與電力系統構建成模擬電路，而在自然環境的干擾下，電路極易發生翻轉情況，若發生誤翻轉情況，產生的電磁干擾會導致電路中的數據出現錯誤，或者將正確數據傳輸到錯誤的地址。在對微機型繼電保護裝置受到的電磁干擾進行研究，其產生的影響體現在三個方面，一是計算錯誤、二是程序運行錯誤、三是元件損壞。

3.電磁干擾的耦合渠道

3.1直接耦合

繼電保護裝置受到電磁干擾后，會出現直接耦合情況。在兩個電流回路內，在電流的作用下會產生共同阻抗，此時阻抗會在電路內形成直接耦合。由于兩個電流回路共同經過阻抗，形成直接耦合，在兩個回路內，一個電路中的電壓會不斷下降，另一個電路會產生疊加信號，受到共同阻抗的作用，成為電磁干擾的耦合渠道。

3.2電耦合

由于兩個電路在不同電位作用下，產生的回路會形成電耦合。在220V電路中，該電路與另一個回路引線會形成電場，在電場的作用下，兩個回路產生不同的電容，設定電容為C1和C2。兩個回路產生的電容，會使電路內的電壓轉變為工頻電壓，而工頻電壓會使原有穩定的電流出現波動，進而產生耦合阻抗。

3.3磁耦合

兩個或兩個以上的電路，在通電狀態下，其中一個電路內的電流會產生磁感應耦合。磁耦合是其中一個電路產生的磁場，會干擾到另一個電路，并在形成的回路中形成感性耦合。在磁耦合和感性耦合的雙重作用下，最終作為電磁干擾源影響到電流回路。許多電路產生磁耦合，一方面是由于未能設置合理的二次回路，另一方面一個回路中使用的電纜，該電纜線芯與相鄰的線芯間存在較大的距離，在距離的作用下形成具有差值的干擾電壓。

3.4輻射耦合

在架空的輸電線路運行過程中，有大量電流通過線路，并且大功率電子設備在運行時，設備功率與電流共同作用，產生電磁波輻射，該輻射稱為輻射耦合，輻射耦合會影響到周圍的電子設備正常的運行。

4.變電站抗干擾措施

4.1電磁場的屏蔽

在變電站中的二次系統運行過程中，配置微機型繼電保護裝置，實施電磁場屏蔽保護措施，主要分為兩個方面：一，限制內部輻射干擾到特定區域中的電力系統正常運行;二，形成屏蔽區域，防止外部電磁干擾進入到指定區域?；凇峨娏ο到y繼電保護及安全自動裝置反事故措施要點》中的相關要求，若采用集成電路，并且在電路內配置微機型繼電保護裝置，應建立柜式結構，該結構可以保護電路和微機型繼電保護裝置，同時還能借助接地系統，提高電路和微機型繼電保護裝置的安全性和穩定性。

4.2繼電保護室及控制室的屏蔽

二次系統正常運行，需要使電力設備保持在安全穩定的運行狀態，通過對繼電保護室及控制室施加屏蔽措施，不僅提高繼電保護室和控制室的抗干擾能力，還能避免電路中形成阻抗，尤其是避免形成接地阻抗，有助于電路中通過大量的高頻電流時，可以防止電路的靜態電位不斷升高，使電位差保持在恒定狀態。此外在變電站設計和建設期間，為屏蔽繼電保護室和控制室受到的電磁干擾，需要在二次系統中配置科學合理的繼電保護設備，以便提高繼電保護裝置安全運行能力。

繼電保護室和控制室實施屏蔽措施，通常分為兩個方面：首先，在電力系統中配置鋼筋，通過焊接形成鋼結構，可以提高屏蔽水平，通常情況下屏蔽效果在原有的基礎上，可以提升20dB;其次，在控制室內加裝一個夾層，利用夾層的空間裝入一定數量的金屬物質，通過金屬物質形成屏蔽層。

通常情況下，自然環境下的電力系統，由于受到雷擊的影響，需要提高二次設備的防護能力，在控制室的頂部或者四周，在指定位置配置避雷針，并且將避雷針和周圍的導體連接，形成有效的屏蔽結構。在屏蔽結構中使用的金屬物質，應與地網中的鋼筋混凝土固定，固定連接后會形成網絡法拉第籠。

4.3網控室及變電站等電位面的構建

使用微機型繼電保護裝置配置在網控室內，或者配置在變電站等電位面中，可以提高網絡的通信能力，但是應在同一電位面內，連接中央計算機、微機型繼電保護裝置以及控制裝置等。在連接上述裝置過程中，應使用100mm2的銅排，將銅排組成整體，最終與大地相連。

在電纜溝上層構建磁干擾屏蔽裝置，需要借助電纜溝構建并聯接地網絡，在網絡內配置低壓電纜，電纜與控制室地網相連后，形成屏蔽網絡。

4.4合理控制繼電保護室的建設

電力系統中配置繼電保護裝置，建立合理控制繼電保護室，需要電力企業做好以下工作，保證屏蔽作用充分的發揮出來：首先，控制干擾源的誘因，并且盡力消除接地產生的阻抗，從而有效控制電磁產生的干擾。此外將變電站內產生的電位差控制在合理的范圍內，最大程度降低干擾因素對繼電保護裝置的影響;其次，在建設二次系統過程中，電力企業應使用高質量的電氣元件，同時運用創新生產方法，使電力資源得到有效的配置，提高資源的利用效率;第三，在控制室和繼電保護室建立屏蔽體系，對產生的電磁干擾源進行分析，充分利用現有的資源，實現電磁場有效屏蔽的目的，一方面在繼電保護裝置內配置敷設電磁能設備，另一方面利用保護裝置，在電力系統周圍形成隔離體系，最大程度減少外來輻射對繼電保護裝置產生的電磁干擾，使繼電保護裝置正常的運行，提高電力系統安全穩定的運行能力。

結語：

綜上所述，在變電站繼電保護裝置運行過程中，會受到電磁干擾的影響，導致繼電保護裝置無法發揮保護作用。為降低繼電保護裝置受到的電磁干擾，需要構建網控室及變電站等電位面、合理建設控制繼電保護室等，上述措施可以避免電路產生的耦合對繼電保護裝置的影響，使繼電保護裝置充分發揮保護作用，將二次系統保持在最佳的運行狀態，有助于電力系統安全穩定的運行，為更多的用戶提供更加優質的電力資源。

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