鄧兵華，何騰芳，戴 亦，陳 媛

（國網(wǎng)湖南省電力有限公司水電分公司，湖南 長沙 410000）

1 電磁干擾的影響

1.1 電磁干擾對變電站二次系統(tǒng)的影響

目前，隨著電力工程發(fā)展需求的提高，它的應(yīng)用技術(shù)不斷更新。變電站繼電保護(hù)裝置的主要應(yīng)用形式是微機(jī)型繼電保護(hù)裝置[1]。與傳統(tǒng)繼電保護(hù)相比，它具備結(jié)構(gòu)先進(jìn)、安裝簡單、維護(hù)方便及保護(hù)可靠的特點(diǎn)。實(shí)踐過程中，微機(jī)型繼電保護(hù)裝置對運(yùn)行環(huán)境的要求較為苛刻。一旦繼電保護(hù)抗干擾措施利用不當(dāng)，將導(dǎo)致整體運(yùn)行環(huán)境的惡化，從而影響繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行。具體而言，電磁干擾對變電站二次系統(tǒng)的影響表現(xiàn)在三個(gè)方面。第一，電磁干擾影響變電站二次系統(tǒng)的組成和控制系統(tǒng)，造成模擬電路的開關(guān)電路誤翻轉(zhuǎn)，影響電力系統(tǒng)電力資源的正常傳輸；第二，數(shù)字電路是當(dāng)前電力工程的重要技術(shù)支持，在電磁干擾下，數(shù)字電路運(yùn)行會出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤、地址轉(zhuǎn)接錯(cuò)誤等危害；第三，電磁干擾損壞變電站二次系統(tǒng)電氣元件，從而造成計(jì)算或邏輯錯(cuò)誤，阻礙程序系統(tǒng)的正常運(yùn)行。實(shí)踐過程中，為有效避免這些問題的影響，電力工作人員須在分析電磁干擾源的基礎(chǔ)上，合理規(guī)范繼電保護(hù)裝置，進(jìn)而提升繼電保護(hù)質(zhì)量。

1.2 繼電保護(hù)裝置電磁干擾源

1.2.1 內(nèi)部干擾源

內(nèi)部干擾源是繼電保護(hù)裝置電磁干擾的主要因素。電力系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)構(gòu)、電氣元件布局方式及電力資源生產(chǎn)工藝等都影響繼電保護(hù)裝置，形成了電力系統(tǒng)內(nèi)部電磁干擾。生活實(shí)踐中，一旦雜散電感和電容的結(jié)合匹配度降低，將造成不同的信號感應(yīng)；長距離傳輸將形成電磁波反射[2]；多點(diǎn)接地則將引發(fā)電位差干擾。

1.2.2 外部干擾源

繼電保護(hù)裝置應(yīng)用過程中，外部環(huán)境影響其使用條件，形成外部干擾。在雷擊、開關(guān)隔離、中壓開關(guān)柜操作、直流電源斷電及恢復(fù)過程中，變電站周圍將形成較強(qiáng)的電場和磁場，從而導(dǎo)致強(qiáng)電磁波信號的產(chǎn)生，影響繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行。

2 變電站繼電保護(hù)裝置電磁干擾的耦合途徑

變電站繼電保護(hù)裝置應(yīng)用過程中，在降低電磁干擾影響的基礎(chǔ)上，需提升電力系統(tǒng)質(zhì)量。電力工作人員須科學(xué)分析電磁干擾的耦合渠道，并針對性地予以防治。

2.1 繼電保護(hù)裝置電磁干擾的直接耦合

直接耦合是繼電保護(hù)裝置電磁干擾最常見的耦和途徑[3]。一旦兩個(gè)電流回路的阻抗相同，繼電保護(hù)裝置將發(fā)生直接耦合形成電磁干擾。通常，引發(fā)直接耦合的阻抗具有多樣性和常見性特點(diǎn)，一段導(dǎo)線、一個(gè)梁端網(wǎng)絡(luò)等都可成為耦合的阻抗。如圖1所示，電路Ⅰ、Ⅱ中，阻抗Z通用于兩個(gè)電流回路內(nèi)部。一旦兩個(gè)電流回路的功率差值較小，則電路Ⅰ、Ⅱ中的電流信號將形成干擾，導(dǎo)致其電池干擾的Z阻抗共同引線或是共同地線，而電壓降的疊加造成了繼電保護(hù)裝置電磁干擾的直接形成。

2.2 繼電保護(hù)裝置電磁干擾的電耦合

電力工程建設(shè)中，點(diǎn)耦合常發(fā)生于不同電位的兩個(gè)電流回路間。如圖2所示，220 V的引線和回路Ⅱ之間存在一個(gè)微型電場。繼電保護(hù)裝置應(yīng)用過程中，工頻電壓在雜散電容的支撐下，實(shí)現(xiàn)了位移電流的產(chǎn)生，然后在接地裝置的應(yīng)用下，實(shí)現(xiàn)了位移電流向中性線的轉(zhuǎn)移。當(dāng)經(jīng)過C1線段時(shí)，位移電流會在回路Ⅱ的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)中產(chǎn)生電壓降。當(dāng)該電壓降與有用電路信號重疊時(shí)，以電容器為耦合阻抗的電耦合在電路模型中形成，造成繼電保護(hù)裝置電磁干擾的電耦合。

圖1 電流回路Ⅰ、Ⅱ共同阻抗直接耦合

圖2 繼電保護(hù)裝置的電耦合

2.3 繼電保護(hù)裝置電磁干擾的磁耦合

繼電保護(hù)裝置磁耦合基于干擾源之間的互感產(chǎn)生。具體而言，一旦存在兩個(gè)或多個(gè)電路環(huán)路，則當(dāng)某一回路存在電流時(shí)，將對其余的電回路形成耦合感應(yīng)，從而產(chǎn)生磁耦合[4]。當(dāng)電路磁場對另一回路產(chǎn)生互感作用時(shí)，干擾源的電流是造成磁耦合發(fā)生的主要原因。譬如，在同一電回路中，若某導(dǎo)線的芯線與回程導(dǎo)線的芯線應(yīng)用不一，將因芯線的距離差距產(chǎn)生較大磁場，并在兩根導(dǎo)線之間形成差模干擾電壓，促使繼電保護(hù)裝置發(fā)生電磁干擾的磁耦合。

2.4 繼電保護(hù)裝置電磁干擾的輻射耦合

敷設(shè)耦合是變電站繼電保護(hù)裝置電磁干擾耦合的重要途徑。在電磁場形式下，電磁脈沖能量和接收器進(jìn)行耦合，形成電磁干擾。社會實(shí)際過程中，影響繼電保護(hù)裝置抗干擾能力的輻射耦合具有多樣性。譬如，架空輸電線輻射出電磁場、廣播電視發(fā)射臺和雷達(dá)等大功率電子設(shè)備等會造成輻射耦合現(xiàn)象的發(fā)生，干擾電子設(shè)備和信號的同時(shí)，降低變電站繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用質(zhì)量。

3 變電站繼電保護(hù)裝置抗電磁干擾策略應(yīng)用

當(dāng)前，實(shí)現(xiàn)電力資源的高質(zhì)量應(yīng)用已成為電力工程建設(shè)的重要目標(biāo)。電力工作人員提升繼電保護(hù)裝置抗電磁干擾能力，必須注重三種策略的具體應(yīng)用。

3.1 實(shí)現(xiàn)電磁場的有效屏蔽

作為一種物理場，電磁場對變電站繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用具有重大影響。實(shí)踐過程中，確保變電站二次設(shè)備電磁場的屏蔽具有以下價(jià)值：第一，變電站繼電保護(hù)裝置內(nèi)部具有一定的敷設(shè)電磁能，在磁場屏蔽作用下降低對外界的影響；第二，在電磁場屏蔽支撐下，有效隔離外來輻射，避免影響變電站基本區(qū)域。變電站繼電保護(hù)過程中，微機(jī)保護(hù)是其控制的重點(diǎn)。對于集成電路和微機(jī)的保護(hù)屏應(yīng)采用柜式結(jié)構(gòu)，保護(hù)裝置本身必須接地，實(shí)現(xiàn)變電站二次設(shè)備的規(guī)范、合理應(yīng)用。

3.2 合理控制繼電保護(hù)室的建設(shè)

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置抗電磁干擾建設(shè)中，繼電保護(hù)室和控制室的建設(shè)對于提升抗電磁干擾能力具有重大影響。因此，電力工作者應(yīng)具體把控三方面內(nèi)容。第一，進(jìn)行一次干擾源的規(guī)范控制，降低接地阻抗，實(shí)現(xiàn)電磁干擾水平的有效控制；接地網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，合理控制暫態(tài)電位升，降低變電站內(nèi)地電位差，有效管理二次回路和設(shè)備干擾因素。第二，進(jìn)行二次設(shè)備的質(zhì)量建設(shè)，如合理應(yīng)用電氣元件材料、實(shí)現(xiàn)變電站布局優(yōu)化及創(chuàng)新電力資源生產(chǎn)方式等，有效提升變電站二次設(shè)備的抗干擾能力，承擔(dān)傳遞到設(shè)備上的干擾信號。第三，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)室和控制室的屏蔽。一方面，建設(shè)人員應(yīng)進(jìn)行保護(hù)室房體結(jié)構(gòu)加強(qiáng)筋和鋼結(jié)構(gòu)的焊接聯(lián)通，增強(qiáng)屏蔽效果；另一方面，設(shè)置控制室地板夾層，實(shí)現(xiàn)連續(xù)金屬的有效拼比。此外，為增強(qiáng)保護(hù)能力，人們在控制室設(shè)置了避雷針，確保其通過多根周邊導(dǎo)體與地網(wǎng)相連。同時(shí)，系統(tǒng)連接金屬結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土的加強(qiáng)筋，有效建立網(wǎng)絡(luò)法拉第籠，提升變電站繼電保護(hù)裝置的抗干擾能力。

3.3 實(shí)現(xiàn)變電站控制電位面建設(shè)

現(xiàn)代電力工程建設(shè)中，電位面建設(shè)是提升變電站繼電保護(hù)裝置抗電磁干擾能力的重要方式[5]。主控制室是微機(jī)保護(hù)裝置的主要存放地點(diǎn)，此時(shí)若將聯(lián)網(wǎng)的中央計(jì)算機(jī)、微機(jī)保護(hù)及微機(jī)控制裝置建立在同一電位面，則可提升通信可靠性和抗電磁干擾能力。電位面建設(shè)過程中，電力工作人員首先將保護(hù)和控制屏的銅排連成一體，并進(jìn)行一點(diǎn)接地處理，其次并聯(lián)電纜溝接地導(dǎo)線，確保接地網(wǎng)的高效建立，最后連接控制室地網(wǎng)，提升變電站保護(hù)裝置抗電磁干擾能力。

4 結(jié) 論

變電站繼電保護(hù)裝置抗電磁干擾控制是確保電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、提升電力系統(tǒng)應(yīng)用質(zhì)量的有效措施。電力工作人員只有充分認(rèn)識電磁干擾對變電站二次設(shè)備的影響，在分析電磁干擾來源和耦合路徑的基礎(chǔ)上進(jìn)行較高質(zhì)量的技術(shù)防治，才能提升變電站繼電保護(hù)裝置抗電磁干擾能力、變電站二次系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量以及人們的生活質(zhì)量。