当前位置: 主页 > 论文下载 > 工学论文 >

变电站微机保护的抗干扰分析

作者：张辉日期：2015-02-11 10:08 来源：《电子制作》

国网浙江省电力公司绍兴供电公司浙江绍兴 312000

【文章摘要】
探讨了微机保护在变电站所受的各种干扰及危害和各种干扰的入侵途径及抗干扰措施。
【关键词】
干扰；途径；措施
0 概述
保护装置必须满足下列四个基本要求: 即选择性、快速性、灵敏性和可靠性，其中可靠性是前三个指标的基础。可靠性是指当保护范围内发生故障或出现不正常工作状态时，保护装置能够可靠地动作而不致拒动作。而在保护范围外发生故障时装置不应发生动作。保护装置的拒动作或误动作，将使保护装置成为扩大事故或直接产生故障的根源。对于微机保护，可靠性的高低，其中主要的一项指标是抗干扰问题即装置的电磁兼容性问题。电磁兼容是指设备或系统在规定的电磁环境下不因电磁干扰而影响其工作性能，他们本身所产生的电磁能量也不影响其它设备或系统的正常工作，从而达到互不干扰，在共同的电磁环境下一起执行各自功能的共存状态.
1 微机保护装置工作环境中的电磁干扰
微机保护装置一般被安装在变电站内，变电站是复杂电磁环境的代表，绝大多数的干扰现象在变电所中均有发生。本节将对变电所的干扰情况做一较为全面的介绍。
1.1 各种干扰源
（1）雷电引起的干扰。雷击线路、构架和控制楼。当雷击在变电站的户外线路或构架或控制楼时，一般会有大电流注入接地网，使接地点乃至整个接地网的电位升高，如果二次回路和接地网的接地点与大电流地点的距离比较近，这些接地点的电位会升高，二次电缆的屏蔽层在不同的地方接地时，就会因地网电阻的存在而产生流过屏蔽层的瞬态电流，从而在二次电缆芯线中感应出骚扰电压。
（2）50HZ 干扰。高压接地故障时，将会有很大的电流注入接地网，位于地网上不同两点间将出现地电位差，从而引起二次电缆中的骚扰电压。
（3）高压开关操作引起的干扰。变电站内的开关操作一般有以下几种形式：断路器操作高压母线和高压线路；隔离开关操作高压母线；电容器组的投入和退出；变压器及电抗器的投入和退出。由于以上被操作的元件均为电容或电感等储能元件，电容上的、电感的磁链均不能发生突变，在开关操作使其状态发生变化是，会产生暂态过电压。这些暂态过电压表现为一个衰减振荡的过程，然后，这一衰减振荡波通过CT、PT、CTV 等直接耦合到二次回路当中去这样，在二次回路中可出现大量的、快速衰减的、振荡的脉冲。
（4）高压线路或母线产生的工频电磁场骚扰。这种骚扰主要对CRT 等电子束类的显示设备产生比较明显的干扰。
（5）局部放电引起的干扰。这种骚扰产生频率较高的电磁辐射可能会在电子设备的线路中造成干扰。
（6）静电放电引起的干扰。静电放电：当两种介电常数不同的绝缘材料相互摩擦时，就会出现一种材料被另一种材料充电的情形，这种现象被称为静电充电。当一个充过电的物体去接触其他的导电物体，其所携带的电荷就要通过导体放电，从而产生很强的电弧，静电放电时会产生短暂的放电电流和相应的强电磁场，进而可能引发电路中的元器件的故障甚至损坏。如携有大量静电电荷的设备或人员当靠近其他的设备时，可能会产生瞬时值很高的静电放电现象，并可能形成对设备的干扰。
（7）控制回路产生的干扰。二次回路开关操作时由于感性负载的存在，在二次回路的信号、电源端口产生快速瞬变的脉冲骚扰。
（8）直流电源的中断及恢复。
这是一种在实际运行中对微电子设备产生的干扰，在直流电压的中断和恢复过程中，微电子设备内部和逻辑回路电位发生了畸变，其配合关系将远离设计要求的正常数值，造成功能紊能而引起信号乃至跳闸命令的误输出。
（9）断开直流回路电感线圈。
断开直流控制回路中的电感线圈，会产生高频过电压。
1.2 电磁干扰的传播途径
在高压变电所，有多种渠道将电磁干扰源和受干扰的二次回路和二次设备联接起来，这些耦合渠道包括，传导，电容耦合、感应耦合和辐射。
（1）辐射
干扰源的直接辐射，可以使弱电子控制设备特别是继电保护设备不正确动作，当干扰源过强时，也可能产生设备损坏。
（2）开关场的各种耦合
在开关场，经传导感应及电容耦合等途径对二次设备引入电磁干扰。包括电容耦合、电感耦合、传导耦合。
（3）同一电缆内的感应
当同一电缆中某一芯线通过很强的干扰电流时，将在其它芯线感应出干扰电压，并在终端联接设备上的共模与差模干扰的形式出。
2 微机保护装置抗干扰措施
2.1 降低一次设备的接地电阻
尽可能降低一次设备如避雷器、电流互感器、电压互感器等的接地电阻，这样可以降低因高频电流注入时产生的暂态电位差，并构成一个具有低阻抗的接地网，以尽可能降低变电所内的地电位差，从而降低对二次回路及设备的干扰。
2.2 高频同轴电缆应在开关场和控制室两端分别接地
高频同轴电缆只在一端接地，在隔离开关操作空母线等情况下，必然在另一端产生暂态高电压。高频同轴电缆两端接地的具体接法是：在开关场，高频电缆屏蔽层在结合滤波器二次端子上，用大于10 mm2 绝缘导线连通并引下，焊接在分支铜导线上，实现接地；在控制室内，高频电缆屏蔽层用4 mm2 的多股铜线直接接于保护屏接地铜排，实现接地, 在开关场距结合滤波器接地点3 ～ 5 m 处与地网连通，并延伸至结合滤波器的高频电缆引出端口。
2.3 构造等电位面
构造等电位面有两种可能的方法，一是将微机保护盘底部已有的接地铜排通过焊接连通，同时在尽头用专用100 mm2 铜排连通，形成一个铜网络，这个网络与由电缆沟引来的粗铜导线连通。借粗铜导线对控制室的接地点形成要求的对地网的唯一一点接地。另一种方法是保护盘的底部构造一个专用的铜网络，各保护盘的专用接地端子经一定截面铜线连到此铜网络实现。
2.4 断开结合滤波器的一、二次线圈间的接地连线
断开结合滤波器的一、二次线圈间的接地连线，且二次接地点距离一次接地点3 ～ 5 m，是防开关操作、自然雷电等引起干扰的一项措施。
3 结束语
总之变电站的各种干扰是无孔不入的，保护装置的抗干扰能力与其结构密切相关, 随着变电站大规模使用微机保护设备，干扰问题是造成继电保护装置不正确动作的主要原因之一，采取有利措施解决保护设备的抗干扰问题越来越迫切。解决好这个问题，将可以显著提高保护的正确动作率, 微机保护装置的抗干扰的思想应尽早体现, 因为在运行阶段发现的问题所需的解决费用将会很高, 如果抗干扰问题不能在早期解决，将会给后期的工作留下“缺陷”影响设备的安全运行，暂时的问题得到了解决，但有可能又增加了新的潜在的问题，所以抗干扰问题的早期解决是至关重要的, 以上分析了高压变电站内保护设备所受干扰的种类及机理，并给出了实际可行的解决措施，从而使得保护装置真正成为变电站安全运行的守护神.
【参考文献】
[1] 王梅义. 电网继电保护应用.
[2] 王伟. 变电站综合自动化电磁干扰问题及抗干扰试验.
【作者简介】
张辉（1976 －），男，浙江绍兴人，工程师，从事电力系统继电保护工作。