王娜

【摘 要】隨著電力系統(tǒng)科技水平的不斷提升，變電站的繼電保護(hù)裝置也越來越智能、可靠、安裝簡單、維護(hù)方便。但是實(shí)際工作運(yùn)行過程中，當(dāng)今的變電站繼電保護(hù)裝置對(duì)其運(yùn)行環(huán)境也要求十分嚴(yán)格，對(duì)于電磁干擾問題處理不當(dāng)，便會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置的故障，影響變電站的正常工作。

【關(guān)鍵詞】變電站;繼電保護(hù);電磁干擾

1 電磁干擾對(duì)變電站繼電保護(hù)的影響

變電站的繼電保護(hù)裝置對(duì)其所處的電磁環(huán)境敏感，具體體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：（1）電磁干擾會(huì)影響到變電站繼電保護(hù)裝置的控制系統(tǒng)，當(dāng)受到電磁干擾時(shí)，控制系統(tǒng)的模擬電路會(huì)產(chǎn)生誤翻轉(zhuǎn)的情況，造成控制系統(tǒng)誤判，導(dǎo)致變電站運(yùn)行故障;（2）數(shù)字電路是繼電保護(hù)中決策環(huán)節(jié)的重要組成部件，數(shù)字電路在電磁干擾時(shí)會(huì)導(dǎo)致信息傳輸異常、模擬信號(hào)/數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤等問題;（3）繼電保護(hù)二次設(shè)備中有部分電氣元件對(duì)電磁干擾十分敏感，電磁干擾會(huì)造成一些邏輯功能元件運(yùn)行異常。繼電保護(hù)裝置設(shè)計(jì)人員以及變電站設(shè)備運(yùn)維人員應(yīng)在了解這些干擾造成的危害的前提下，合理地進(jìn)行設(shè)計(jì)及運(yùn)維，從而保障繼電保護(hù)裝置運(yùn)行的可靠性。

2 繼電保護(hù)外部電磁干擾來源

2.1 雷電干擾

由于變電站設(shè)備運(yùn)行時(shí)本身就攜帶著大量的電荷，在雷雨季節(jié)雷電多發(fā)時(shí)段，大氣中的高濃度電離子就會(huì)和變電站運(yùn)行設(shè)備所攜帶的電荷發(fā)生放電反應(yīng)。因此在雷雨天氣時(shí)，空氣中的電荷就會(huì)涌入電網(wǎng)設(shè)備，使高頻電流瞬時(shí)注入繼電保護(hù)裝置二次設(shè)備電纜，形成在電纜中無序流動(dòng)的干擾電流，雷擊嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)苯悠茐睦^電保護(hù)二次設(shè)備，給變電站正常運(yùn)行造成極大的危害。

2.2 接地故障形成的干擾

變電站設(shè)備運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大電流，設(shè)備運(yùn)行的過程會(huì)受到外界環(huán)境的干擾，所以變電站內(nèi)大部分運(yùn)行于戶外的設(shè)備都會(huì)安裝接地線以確保變電設(shè)備的安全運(yùn)行。而接地故障同時(shí)也是繼電保護(hù)干擾的一大源頭，接地設(shè)備在運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)，接地故障電流會(huì)流經(jīng)變電站的中心點(diǎn)并經(jīng)接地網(wǎng)絡(luò)重新回到故障處，從而造成接地網(wǎng)中的壓差升高，形成電磁干擾影響變電站繼電保護(hù)功能發(fā)揮作用。

2.3 斷路器故障形成的干擾

斷路器在電網(wǎng)系統(tǒng)中的作用是在電流或電壓出現(xiàn)異常時(shí)斷開故障設(shè)備，從而保障供電網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，提升電網(wǎng)的供電質(zhì)量和用戶用電的可靠性。但若在斷路器工作過程中，斷路器控制回路中的電感線圈發(fā)生故障就產(chǎn)生頻率范圍較寬的電磁干擾，此故障產(chǎn)生的電磁干擾在正常運(yùn)行的繼電保護(hù)系統(tǒng)中就會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.4 靜電放電干擾

在各種電壓等級(jí)的變電站中，為了盡量保證站內(nèi)設(shè)備的可靠運(yùn)行，防止設(shè)備銹蝕和提高空氣擊穿電壓，通常將室內(nèi)濕度控制在較低的水平。但是此種環(huán)境下又會(huì)造成因太過干燥而易產(chǎn)生靜電的情況，工作人員在作業(yè)時(shí)的動(dòng)作或操作，衣物摩擦就會(huì)很容易產(chǎn)生靜電，靜電將會(huì)對(duì)變電站設(shè)備的正常運(yùn)行造成干擾。

2.5 其他的干擾因素

變電站繼電保護(hù)的電磁干擾源除以上所描述的因素外還有其他一些干擾因素，例如：隔離開關(guān)的操作、中壓開關(guān)柜操作、直流電源的斷電及送電操作過程中都會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁場(chǎng)，本文中將不再一一列舉。

3 繼電保護(hù)裝置電磁干擾的耦合路徑

上文中提到了變電站繼電保護(hù)裝置外部電磁干擾來源，在變電站實(shí)際工作的過程中，變電站內(nèi)部干擾源也是不可忽略的干擾因素。變電站內(nèi)部設(shè)備的運(yùn)行結(jié)構(gòu)、電氣元件的布局以及生產(chǎn)工藝這些因素都會(huì)對(duì)變電站繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生電磁干擾，本文將對(duì)繼電保護(hù)裝置電磁干擾的耦合路徑進(jìn)行分析，通常有直接耦合、電耦合、磁耦合和輻射耦合。

3.1 電磁干擾的直接耦合

直接耦合是指在兩個(gè)電氣回路中，若回路阻抗相等，就會(huì)發(fā)生電磁干擾。由此可見，直接耦合發(fā)生條件十分簡單，往往一段導(dǎo)線、一個(gè)簡單梁式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)就會(huì)產(chǎn)生直接耦合，因此直接耦合產(chǎn)生干擾的現(xiàn)象很常見而且具有多樣性。如圖1所示，I、II兩個(gè)回路共用一個(gè)阻抗Z，在兩個(gè)回路的運(yùn)行功率相近時(shí)，則兩個(gè)回路就會(huì)產(chǎn)生信號(hào)干擾，此情況一般發(fā)生在兩個(gè)回路共用同一引線或接地時(shí)。

3.2 電磁干擾的電場(chǎng)耦合

電場(chǎng)耦合也被稱作為電容耦合，通常發(fā)生在存在電壓差的兩個(gè)回路中，如圖2電耦合電路示意圖，引線與回路II之間會(huì)感應(yīng)生成一個(gè)微弱的電場(chǎng)，偏差電流會(huì)在50Hz的工頻220V電壓以及電容C1、C2的作用下產(chǎn)生，在接地裝置的作用下，所產(chǎn)生的偏差電流流向中性線，在經(jīng)過電容器C1時(shí)就會(huì)在II回路中產(chǎn)生壓降，此壓降與正常工作的電磁信號(hào)疊加時(shí)就會(huì)形成電耦合現(xiàn)象。

3.3 電磁干擾的磁感應(yīng)耦合

磁感應(yīng)耦合也稱作互感耦合，是指在兩個(gè)及以上的回路中，在其中一個(gè)回路工作時(shí)，其回路電流就會(huì)其他的回路感應(yīng)產(chǎn)生磁耦合。在一個(gè)運(yùn)行中的回路對(duì)其他的回路造成互感的時(shí)候，作為干擾源的回路就成為誘發(fā)磁耦合的首要因素。例如在某一電流回路中，如果回路中使用不同線徑的導(dǎo)線就會(huì)感應(yīng)生成較強(qiáng)的磁場(chǎng)，然后在此不同線徑的兩個(gè)導(dǎo)線之間形成差膜干擾，進(jìn)而造成變電站繼電保護(hù)裝置磁耦合的產(chǎn)生。

3.4 電磁干擾的無線電輻射耦合

無線電輻射耦合不同于以上提出的直接耦合、電耦合以及磁耦合，它是以電磁脈沖能量的形式進(jìn)行耦合。在變電站正常運(yùn)行的過程中會(huì)收到多重多樣的輻射耦合干擾，其中包括：電視廣播發(fā)射塔、通信信號(hào)塔以及雷達(dá)等功率較大的電磁設(shè)備，高壓架空輸電線路等輻射產(chǎn)生的電磁場(chǎng)都會(huì)對(duì)變電站繼電保護(hù)裝置中的電子設(shè)備產(chǎn)生干擾，影響了變電站繼電保護(hù)的可靠運(yùn)行。

4 抗電磁干擾的措施

4.1 減小接地電阻

由于雷電造成的電磁干擾是變電站干擾中的一種常見干擾，因此變電站一般通過設(shè)置接地電阻的措施來避免雷電的電磁干擾。與此同時(shí)，接地電阻也會(huì)應(yīng)用于設(shè)備正常運(yùn)行的保護(hù)中以用來提升變電站設(shè)備運(yùn)行的可靠率。變電站設(shè)備常通過設(shè)置使用數(shù)量較多的互感器和避雷器來保障變電站正常運(yùn)行，這些互感器以及避雷器的使用必然導(dǎo)致較大的電流，因此應(yīng)當(dāng)減小接地電阻的阻值以防止變電設(shè)備在故障時(shí)產(chǎn)生大的電流效應(yīng)來達(dá)到抗干擾的效果。

4.2 設(shè)置合理的繼電保護(hù)電位面

當(dāng)前，我國變電站控制系統(tǒng)都采用微機(jī)集中控制的方式，使用中央控制器對(duì)變電站內(nèi)的一次設(shè)備、二次設(shè)備、繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行集中控制。但此種控制模式下需要所有的設(shè)備都要工作在統(tǒng)一的電位面下，這種模式下雖然能夠?qū)崿F(xiàn)所有設(shè)備的統(tǒng)一控制、集中管理，但也存在著較大的風(fēng)險(xiǎn)。在運(yùn)行的過程中，若某一設(shè)備發(fā)生故障將會(huì)導(dǎo)致其他設(shè)備（包括繼電保護(hù)設(shè)備）也出現(xiàn)故障，而繼電保護(hù)設(shè)備故障時(shí)就會(huì)導(dǎo)致變電站不能進(jìn)行故障隔離，進(jìn)而產(chǎn)生連鎖反應(yīng)使事故范圍擴(kuò)大。

4.3 減少二次回路所受干擾

近來隨著電網(wǎng)信息化的快速發(fā)展和電壓等級(jí)的不斷提高，變電站內(nèi)的一二次設(shè)備所受干擾也日益嚴(yán)重，低阻值接地網(wǎng)雖然可以很大程度減少干擾對(duì)二次回路的影響，但變電站繼電保護(hù)二次回路依然面臨著很強(qiáng)的電磁干擾環(huán)境。減少繼電保護(hù)二次回路所受干擾主要有以下三種措施：（1）使用屏蔽板增加被保護(hù)回路的接地電容;（2）使用密閉中空導(dǎo)體將被保護(hù)對(duì)象進(jìn)行封閉;（3）采用導(dǎo)磁性能高的材料對(duì)磁通分路以實(shí)現(xiàn)消弱磁場(chǎng)的目的。

5 結(jié)束語

變電站繼電保護(hù)裝置在工作中面臨著各種可能出現(xiàn)的干擾源，若不加防范抑制則會(huì)對(duì)繼電保護(hù)的運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。本文對(duì)變電站繼電保護(hù)的各干擾源進(jìn)行了分析，并提出了干擾抑制措施以期提高變電站繼電保護(hù)抗干擾能力，增強(qiáng)變電站的供電可靠性。

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（作者單位：國網(wǎng)陜西省電力公司檢修公司）