繼電保護(hù)二次回路干擾源及抗干擾措施

張安妮

摘要:繼電保護(hù)二次回路中存在許多干擾源，影響電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。文章根據(jù)干擾的途徑，分析抗干擾對(duì)策。

關(guān)鍵詞:繼電保護(hù)；二次回路；干擾源；抗干擾措施

0引言

繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保障，繼電保護(hù)裝置的安全性直接關(guān)系電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。但是，在繼電保護(hù)裝置實(shí)際運(yùn)行中，繼電保護(hù)二次回路容易受到雷擊、高能輻射、高頻、設(shè)備操作等因素的影響，尤其是高壓設(shè)備操作不當(dāng)，操作過程出現(xiàn)的任何故障和問題都對(duì)繼電保護(hù)二次回路產(chǎn)生干擾，而且干擾作用時(shí)間長，干擾發(fā)生頻率高。高壓設(shè)備操作不當(dāng)主要經(jīng)電容耦合、磁耦合和傳導(dǎo)耦合對(duì)二次回路產(chǎn)生干擾，并產(chǎn)生共態(tài)干擾和橫態(tài)干擾[1]，兩種干擾形式都可對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生造成嚴(yán)重的破壞。因此，必須做好抗干擾措施，預(yù)防或減少干擾產(chǎn)生的危害。

1靜電耦合干擾預(yù)防措施

1.1增加阻抗

預(yù)防和控制靜電耦合干擾的首要措施為增加耦合的阻抗，為繼電保護(hù)二次回路設(shè)計(jì)屏蔽防御措施[2]。增加阻抗的關(guān)鍵在于正確計(jì)算耦合的阻抗，根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐研究，耦合阻抗可采用以下公式計(jì)算。從耦合阻抗計(jì)算公式可以看到，耦合阻抗與干擾電壓的關(guān)系呈正相關(guān)，得出耦合阻抗值即可計(jì)算干擾電壓值。

UT和Z1分別表示二次回路的抗干擾電壓和二次回路的抗干擾電壓。

1.2增加抗干擾電容

增加抗干擾電容是指在二次回路的保護(hù)裝置電源入口處、電壓互感器二次回路接入保護(hù)裝置前增加抗干擾電容，既縮小公式1中的Z2的值，達(dá)到增加抗干擾電容的目的。例如圖1中采用抗干擾電容后靜電干擾簡化電路圖，C1為漏電容，對(duì)應(yīng)公式1中的Z1，C2為二次回路大地的分布電容，C3為增加的抗阻電容，容量小。Z3為等效阻抗。 該圖中二次回路上的耦合電壓可采用公式（2）計(jì)算：

Z2'表示抗干擾電容后的阻抗，由于C3遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于C2，因而遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Z2。根據(jù)公式1的干擾電壓也會(huì)大幅度下降。因此，增加抗干擾電容不僅可以防止靜電感應(yīng)產(chǎn)生的干擾作用，還能抑制無線電干擾以及高頻干擾。但是，增加抗干擾電容也有一些缺陷。如若抗干擾電容增加過多，將對(duì)控制回路產(chǎn)生影響。有研究人員對(duì)干擾效果進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，并得相關(guān)數(shù)據(jù)（表1）。從表1中的數(shù)據(jù)可以看到，屏蔽措施可對(duì)電壓產(chǎn)生較大的干擾作用。如三相分閘操作下的塑料無屏蔽電纜可產(chǎn)生高達(dá)9kV電壓，而采用具有屏蔽裝置的電纜后，塑料電纜的電壓可降至100~500以內(nèi)，表明屏蔽裝置發(fā)揮了很好的屏蔽作用。此外，該實(shí)驗(yàn)結(jié)果也顯示使用不同材質(zhì)材料設(shè)計(jì)的屏蔽措施具有不同的屏蔽效果，但總體上屏蔽效果相差不大。最后，該研究數(shù)據(jù)也表明屏蔽電纜抑制電磁干擾和高頻干擾的效果顯著，可用于繼電保護(hù)二次回路抑制外界干擾。

1.3其它抗干擾措施

從增加抗干擾電容實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果可以看到，對(duì)電纜采取一定屏蔽措施可發(fā)揮較好的抗干擾效果，表明采用其它材質(zhì)材料進(jìn)行電纜屏蔽也可起到抗干擾效果。自然界存在許多天然屏蔽物，設(shè)計(jì)人員可利用天然屏蔽物，起到抗干擾作用。例如電纜隧道、電聯(lián)溝蓋板、金屬構(gòu)件等，都屬于良好的天然屏蔽物[3]。電力系統(tǒng)施工中應(yīng)積極利用以上天然屏蔽物，發(fā)揮抗干擾屏蔽效果，還能減少資源浪費(fèi)。

2電磁干擾應(yīng)控制對(duì)策

2.1降低干擾電壓

電磁感應(yīng)對(duì)繼電保護(hù)二次回路的干擾主要通過增加二次回路過程中產(chǎn)生干擾電壓，而降低干擾電壓則可起到抗干擾效果。根據(jù)抗干擾電容電阻的計(jì)算公式，由于互感受導(dǎo)線長度及平行呈度的影響，互感受電纜芯和導(dǎo)線距離比的影響大。因而布置抗干擾措施中應(yīng)充分利用一次載流導(dǎo)體形成垂直關(guān)系，縮短平行段的長度。具體操作過程中需要將電纜芯放置與統(tǒng)一電纜內(nèi)部，避免同一回路正負(fù)極電流在二次回路中不統(tǒng)一。雖然該方法實(shí)施效果較為麻煩，但是其抗干擾效果非常消失，是最有效的抗電磁干擾措施。

2.2利用磁性材料

根據(jù)電磁感應(yīng)干擾具有磁性的特點(diǎn)，抗電磁干擾措施可從磁性特點(diǎn)出發(fā)，選擇具有磁性材的材料進(jìn)行抗干擾操作。例如干擾源和二次回路間方式電磁品比材料，組織干擾源進(jìn)入二次回路，解決二次回路的感應(yīng)電壓問題。選擇磁性材料控制電磁干擾是常用的抗干擾對(duì)策，但是不同磁性材料的抗電磁干擾效果不同，主要原因在于磁性材料之間存在差異，如磁性材料的系數(shù)、集膚效應(yīng)、屏蔽層電阻值等，都會(huì)影響電磁材料的抗干擾效果[4]。由于電磁材料的內(nèi)部差異，選擇電磁材料預(yù)防干擾時(shí)，應(yīng)根據(jù)磁性材料更好的屏蔽物，使外部磁力能更多的轉(zhuǎn)移至屏蔽層。

2.3運(yùn)用非磁性材料抗干擾

非磁性材料的導(dǎo)磁率與空氣類似，干擾磁通利用這個(gè)特點(diǎn)傳達(dá)到了電纜的芯線上，通過高頻干擾磁場的作用，形成比較強(qiáng)烈的漩渦磁場，從而形成一個(gè)強(qiáng)大的保護(hù)流，讓干擾電壓無法地道芯線，從而保證了芯線的正常工作。該方法的操作難度小，使用方便，是當(dāng)前電力系統(tǒng)常用的抗電磁干擾措施。但是使用非磁性材料抗干擾也容易受外界環(huán)境的影響，使抗干擾效果不佳。例如低頻狀態(tài)下，消非磁性材料形成的漩渦磁場流狠下，無法對(duì)強(qiáng)大的磁場力量產(chǎn)生影響。因此，要提高非磁性材料的抗磁干擾，需增強(qiáng)屏蔽低頻的效果。例如使用電纜屏蔽層與接地網(wǎng)構(gòu)成閉合回路，增強(qiáng)漩渦磁場流的強(qiáng)度，提高頻率，達(dá)到提高抗干擾效果。另外，通過構(gòu)成閉合回路增強(qiáng)漩渦磁場流強(qiáng)度的同時(shí)，應(yīng)主義銅排連接問題。

3結(jié)語

繼電保護(hù)二次回路的干擾和抗干擾是非常復(fù)雜，不同干擾源產(chǎn)生的干擾也需要采取不同的抗干擾措施。本研究只診斷操作設(shè)備操作不當(dāng)引起的干擾，實(shí)際抗干擾工作時(shí)，還需結(jié)合干擾源的特點(diǎn)，采取針對(duì)性地抗干擾措施，才能真正地達(dá)到抗干擾效果。

參考文獻(xiàn)：

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