220k V及以上變電站繼電保護(hù)抗干擾措施

楊 錦

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司楚雄供電局）

0 引言

隨著時(shí)代的發(fā)展，人們的衣食住行都離不開(kāi)電，電的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，對(duì)電的依賴程度也越來(lái)越高，電的應(yīng)用不但可以滿足人民生活的需要，而且還可以促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展，所以電的應(yīng)用與社會(huì)的發(fā)展是相輔相成的。隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，很多變電站已經(jīng)建成并投入運(yùn)營(yíng)，其中都安裝了繼電保護(hù)裝置，以確保變電站的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。為保證電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)采取相應(yīng)的技術(shù)措施。

1 變電站繼電保護(hù)的含義及意義

如果電力系統(tǒng)發(fā)生一些問(wèn)題，影響電網(wǎng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，或者由于一些原因，引起系統(tǒng)的異常反應(yīng)，從而找到問(wèn)題的根源，并且在遇到故障的時(shí)候，作出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)，這就是變電站的繼電保護(hù)。根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行狀況，變電站的繼電保護(hù)裝置可以對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確、及時(shí)的判別。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障或異常時(shí)，它可以迅速地做出響應(yīng)，以保證整個(gè)電網(wǎng)的正常運(yùn)行，避免故障或異常妨礙電網(wǎng)安全、可靠地工作。同時(shí)，當(dāng)發(fā)生故障或異常時(shí)，可以通過(guò)繼電保護(hù)裝置的報(bào)警信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，并能在不影響電網(wǎng)整體運(yùn)行的情況下，對(duì)故障進(jìn)行預(yù)測(cè)和處理。電力系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是系統(tǒng)規(guī)模大，相互之間的聯(lián)系也很緊密，如果一個(gè)零件出問(wèn)題，那么整個(gè)電網(wǎng)都會(huì)出現(xiàn)故障。正是由于這種缺點(diǎn)，才會(huì)有繼電保護(hù)的出現(xiàn)，能夠?qū)⒐收喜考皶r(shí)處理或者臨時(shí)的隔離，這樣才能最大程度地保障電網(wǎng)的安全，降低危險(xiǎn)。

2 220k V及以上變電站繼電保護(hù)抗干擾的必要性

220kV及以上變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)長(zhǎng)期處于復(fù)雜的電磁環(huán)境中，在正常、非正常情況下，都會(huì)受到強(qiáng)烈的電磁干擾。220kV及以上變電站通過(guò)感應(yīng)、傳輸?shù)确绞?，將主回路的?qiáng)烈EMI和二次回路的電磁干擾信號(hào)輸入到系統(tǒng)的元器件中。然而，當(dāng)電磁干擾等級(jí)超出設(shè)備本身的抗干擾等級(jí)和性能時(shí)，就會(huì)使繼電器無(wú)法正常工作，從而造成整個(gè)系統(tǒng)的失效。同時(shí)，由于各種電磁干擾，在自動(dòng)繼電保護(hù)裝置中，會(huì)產(chǎn)生大量的垃圾信息，從而影響到操作人員的監(jiān)控和操作。因此，提高220kV及以上變電站的各類設(shè)備的抗干擾性能，是確保其正常工作、提高其工作可靠性的關(guān)鍵。

3 220k V及以上變電站受到的干擾類型

3.1 雷電導(dǎo)致的干擾

在220kV及以上變電站的工作中，由于變電站本身具有較高的電荷，因此，在夏天雷暴多發(fā)的季節(jié)，將會(huì)對(duì)變電站造成影響。如果變電站沒(méi)有做好避雷工作，就會(huì)出現(xiàn)雷擊。因?yàn)樽冸娬颈旧頂y帶的電荷，會(huì)和雷電的電荷產(chǎn)生一定的反應(yīng)，在這種情況下，變電站的電荷會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成一定的傷害，這些電流會(huì)通過(guò)電網(wǎng)進(jìn)入電網(wǎng)，讓電線的屏蔽層產(chǎn)生瞬間的高頻電流，增加二次設(shè)備的干擾，在電線中亂竄，影響繼電保護(hù)裝置的正常工作，甚至?xí)?dǎo)致繼電保護(hù)裝置的損壞，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的工作造成損害?，F(xiàn)在220kV及以上變電站最大的干擾是由雷電造成，由于雷電本身就具有很強(qiáng)的電荷和電磁力，因此在山區(qū)雷電頻繁的地區(qū)，為了避免雷電的襲擊，必須要做好相應(yīng)的防護(hù)措施。

3.2 接地故障導(dǎo)致的干擾

由于變電站內(nèi)的設(shè)備在正常工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的電力，同時(shí)也會(huì)對(duì)設(shè)備的工作造成一定的影響。但目前還存在著一些變電站的接地故障，大量的設(shè)備在接地時(shí)發(fā)生故障，導(dǎo)致故障電流從變壓器的中心穿過(guò)，并通過(guò)基站網(wǎng)的傳輸，將其送至故障點(diǎn)，導(dǎo)致地網(wǎng)的電位差較大，從而影響到設(shè)備的正常工作。

在某些特定的情況下，由于斷路器的開(kāi)閉，可能會(huì)出現(xiàn)電弧閃絡(luò)現(xiàn)象，在此過(guò)程中，會(huì)伴隨著高頻率的電流，進(jìn)而形成強(qiáng)大的電場(chǎng)和磁場(chǎng)。同時(shí)，在磁場(chǎng)中的二次電纜也會(huì)被損壞，從而干擾二次設(shè)備的電壓，影響二次設(shè)備的正常工作。

3.3 斷電器故障導(dǎo)致的干擾

在變電站的供電工作中，為了確保電網(wǎng)的安全、可靠，一般都要在電網(wǎng)中加裝斷路器，以避免電網(wǎng)中的電流、電壓異常，從而確保電網(wǎng)的安全。在裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)中，如果直流控制電路中的感應(yīng)線圈發(fā)生故障，那么在繼電器的保護(hù)系統(tǒng)中，就會(huì)產(chǎn)生一種頻率較寬的干擾電磁波，這種干擾電磁波在設(shè)備的正常工作時(shí)，一定會(huì)對(duì)繼電器的工作產(chǎn)生一定的影響。另外，在使用過(guò)程中，如果工人操作不當(dāng)，與設(shè)備的外殼發(fā)生摩擦，可能會(huì)引起火花，而工作人員隨身攜帶的電子通訊裝置，也會(huì)釋放電磁波，而功率越大的儀器，所釋放出來(lái)的電磁波就會(huì)越大，從而對(duì)繼電器的工作造成一定的影響。

3.4 電感耦合和靜電放電干擾

電感耦合導(dǎo)致的干擾是指在某些特定的情況下，由于斷路器的開(kāi)閉，可能會(huì)出現(xiàn)電弧閃絡(luò)現(xiàn)象，在此過(guò)程中，會(huì)伴隨著高頻率的電流，進(jìn)而形成強(qiáng)大的電場(chǎng)和磁場(chǎng)。同時(shí)，在磁場(chǎng)中的二次電纜也會(huì)被損壞，從而干擾二次設(shè)備的電壓，影響二次設(shè)備的正常工作。關(guān)于靜電放電的干擾是指220kV及以上變電站中的電器，在正常放置或使用時(shí)，往往需要在設(shè)備附近保持干燥，以避免電器受到外界物質(zhì)的污染，但在極端干燥的環(huán)境下，工作人員在工作和行走時(shí)，衣服會(huì)發(fā)生靜電，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的放電，從而影響電廠的設(shè)備。

4 電磁干擾傳播方式

220kV以上變電站在運(yùn)行中，受干擾的二次回路和干擾源會(huì)以多種方式相互連通，從而導(dǎo)致EMI的擴(kuò)散。第一是輻射干擾，輻射干擾主要有高壓開(kāi)關(guān)磁場(chǎng)和對(duì)講機(jī)輻射干擾，其中高壓開(kāi)關(guān)電場(chǎng)是主要的。220kV以上的變電站，將繼電保護(hù)與控制裝置直接與高電壓開(kāi)關(guān)場(chǎng)連接，極大地增加高電壓開(kāi)關(guān)場(chǎng)的干擾強(qiáng)度和范圍，因此，通常采用屏蔽的方法來(lái)達(dá)到對(duì)設(shè)備的保護(hù)，焊接一層金屬板，并對(duì)箱型進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，這樣既能有效地屏蔽干擾，又能防止信號(hào)直接傳輸?shù)叫盘?hào)處理系統(tǒng)。第二是開(kāi)關(guān)場(chǎng)耦合，由于電感耦合、電容耦合等原因，會(huì)造成同一電纜芯線位置出現(xiàn)有干擾電流，從而造成電感干擾，影響與終端相連的設(shè)備。

5 220kV及以上變電站繼電保護(hù)抗干擾措施

5.1 降低220kV及以上變電站內(nèi)的接地電阻

220kV及以上變電站的接地電阻可有效地增強(qiáng)其抗干擾性能，為確保220kV及以上變電站的安全運(yùn)行，需要大量互感器，如電流互感器、電壓互感器、避雷器等，這些互感器在220kV及以上變電站中都是很常見(jiàn)的，所以減少220kV及以上變電站的內(nèi)部設(shè)備的電阻，可以有效減少電流的影響，防止一次設(shè)備發(fā)生故障。

5.2 設(shè)置繼電保護(hù)裝置的電位面

由于電力系統(tǒng)和電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，220kV及以上變電站的自動(dòng)化程度越來(lái)越高，在電力系統(tǒng)中，一般采用控制網(wǎng)與集中控制系統(tǒng)相連接，從而使其與220kV及以上的電力設(shè)備在相同的電勢(shì)平面上運(yùn)行。由于其他電氣設(shè)備的故障，會(huì)引起連鎖效應(yīng)，從而引起繼電保護(hù)系統(tǒng)的失效。因此，有關(guān)部門(mén)要加大對(duì)電網(wǎng)電位的研究，確保220kV及以下變電站的繼電保護(hù)裝置能夠正常工作，同時(shí)保證繼電保護(hù)系統(tǒng)的電位與控制計(jì)算機(jī)的設(shè)備之間存在一定的電位差，這就需要有關(guān)技術(shù)人員的技術(shù)水平。一般情況下，相應(yīng)斷面的接地導(dǎo)線都會(huì)受到電位差的影響，所以保證控制計(jì)算機(jī)和接地網(wǎng)絡(luò)的正確連接也很重要，在與各控制計(jì)算機(jī)的連接時(shí)，要注意把它們的連接子網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，這樣才能起到抗干擾的效果，同時(shí)也能隔絕220kV及以上變電站的電磁干擾。

5.3 利用濾波抑制干擾

在220kV及以上變電站中，采用濾波技術(shù)對(duì)干擾進(jìn)行抑制，是一種常用的抗干擾手段，通過(guò)濾波器，可以屏蔽共模干擾和差模干擾，從而有效地降低干擾。同時(shí)，濾波器還具備吸收功能，可以有效地降低220kV及以上變電站的干擾。當(dāng)干擾信號(hào)產(chǎn)生差動(dòng)時(shí)，工作人員可以采用低通濾波器對(duì)其進(jìn)行抑制。

5.4 通過(guò)對(duì)串聯(lián)電容的控制極強(qiáng)高頻變量器完成耦合的高頻通道

在這種技術(shù)中，一種合適的電容器是通過(guò)一條線路連接起來(lái)的，因?yàn)槟壳暗母哳l電纜都是兩根電纜連接，所以當(dāng)高壓電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，當(dāng)電力輸送到變電站的地網(wǎng)時(shí)，很可能會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)地方的電勢(shì)差，導(dǎo)致接收和接收信號(hào)的頻率參數(shù)出現(xiàn)問(wèn)題，從而導(dǎo)致信號(hào)不正常，所以必須要在環(huán)路上設(shè)置合適的電容，以保證它能有效地隔離工頻電流。普通的高頻同軸電纜，采用開(kāi)關(guān)場(chǎng)的高頻電纜保護(hù)層與濾波器相連接，通過(guò)絕緣導(dǎo)線連接，并焊接分支導(dǎo)線。在控制室里，一般采用多根銅絲作為電纜的防護(hù)層，在此期間，要特別注意，在電纜上要鋪設(shè)一根直徑不低于100mm2的地線，并將其連接到地面，以達(dá)到保護(hù)目的。

5.5 在二次回路上減輕干擾

220kV及以上變電站在整個(gè)電網(wǎng)都會(huì)受到電磁干擾的影響，而一次回路的電磁干擾通常很難完全消除，因此為了增強(qiáng)其防護(hù)和抗干擾性能，必須減少二次回路的電磁干擾，從而減少整個(gè)變電站的電磁干擾。為了減少二次回路的電磁干擾，可以將一次回路和二次回路的耦合斷開(kāi)，采用帶有屏蔽層的控制電纜，在運(yùn)行期間，即使有強(qiáng)大的電磁場(chǎng)，電纜的屏蔽層也能在第一時(shí)間感應(yīng)到電流，消除磁通。

5.6 加強(qiáng)高頻通道電纜中的串接電容

在變頻器的抗干擾中，必須使用高頻變量器直接耦合的高頻信道技術(shù)，即把濾波器與收發(fā)器的高頻線纜都不用電容器，把0.047μF的電容器與信道電纜芯回路相連，在變電站內(nèi)的高壓電網(wǎng)構(gòu)成一道屏障，必須與接地網(wǎng)相連，使電位差形成縱向電壓，再經(jīng)過(guò)高頻線纜引流回路，使收發(fā)器高頻變換器飽和，信號(hào)中斷，產(chǎn)生收信缺口，高頻閉鎖保護(hù)錯(cuò)誤動(dòng)作，因此必須在回路內(nèi)串聯(lián)電容來(lái)阻止。

6 結(jié)束語(yǔ)

總之，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和電力系統(tǒng)的建設(shè)，電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率要求不斷提高。作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，為了提高電力系統(tǒng)的高效率運(yùn)行，需要引入更多的自動(dòng)化設(shè)備和繼電保護(hù)。但是，在我國(guó)電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)的干擾問(wèn)題是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題，盡管目前已經(jīng)有很多抗干擾手段，但是業(yè)界仍需要進(jìn)一步研究和探討更有效的方法，以提高其抗干擾能力，推動(dòng)我國(guó)電力系統(tǒng)的發(fā)展。