對(duì)變電所內(nèi)繼電保護(hù)安全運(yùn)行干擾因素的分析研究

胡 業(yè)

鹽城市供電公司檢修公司響水檢修分公司，江蘇 鹽城 224600

變電所環(huán)境電磁場(chǎng)強(qiáng)度大，高壓變電所繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置受到干擾的現(xiàn)象較為突出，具體來(lái)講，干擾主要來(lái)自于雷擊、一次系統(tǒng)故障以及所內(nèi)斷路器、隔離刀閘操作等，也有例如斷開中間繼電器的電磁線圈、手機(jī)使用等二次回路本身干擾。這些方面的干擾能夠以感應(yīng)、傳導(dǎo)或者輻射等途徑引入到半導(dǎo)體元件，在干擾程度超過(guò)警戒線時(shí)，會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置失靈，造成裝置工作邏輯或出口邏輯不正常，從而產(chǎn)生正常狀態(tài)開關(guān)誤動(dòng)、誤跳，以及出現(xiàn)系統(tǒng)故障時(shí)拒動(dòng)、誤動(dòng)，造成嚴(yán)重事故。

因此，要進(jìn)一步強(qiáng)化對(duì)繼電保護(hù)裝置和自動(dòng)裝置的抗干擾，保障裝置安全運(yùn)行，一方面要注重提升繼電保護(hù)裝置抗干擾能力，同時(shí)要減少引入到繼電保護(hù)裝置的干擾，確保低于警戒水平，從設(shè)計(jì)安裝到施工各個(gè)環(huán)節(jié)綜合考慮，有效降低干擾。

1 當(dāng)前常見的干擾因素

1.1 高頻干擾

變電所環(huán)境中二次回路及二次聯(lián)接設(shè)備造成高頻干擾的環(huán)節(jié)，主要為斷路器送電操作以及隔離刀閘帶電操作空母線等，隔離刀閘向空母線充電效果與隔離刀閘合閘于不帶電的純電容負(fù)荷基本相當(dāng)，造成頻率50kHz～5MHz 的高頻振蕩，和二次回路耦合造成較大強(qiáng)度的干擾。

1.2 輻射干擾

近距離使用手機(jī)，能夠在手機(jī)周圍產(chǎn)生較強(qiáng)的輻射電場(chǎng)與磁場(chǎng)，不斷變化的磁場(chǎng)能夠在周圍的半導(dǎo)體器件回路中感應(yīng)高頻電壓，造成虛假信號(hào)源，整流后容易導(dǎo)致數(shù)字回路邏輯電位發(fā)生偏移或者引發(fā)混亂。有實(shí)驗(yàn)報(bào)告顯示，在收發(fā)訊機(jī)與錄波器1m距離中運(yùn)用手機(jī)，能夠同步啟動(dòng)收發(fā)訊機(jī)和錄波器，可見輻射對(duì)保護(hù)裝置的影響較為明顯。

1.3 工頻干擾

供電所內(nèi)出現(xiàn)接地故障時(shí)，接地故障電流在變電所地網(wǎng)中和大地通過(guò)，地網(wǎng)接地電阻作用導(dǎo)致故障狀態(tài)下變電所地網(wǎng)電位比大地要高，電位幅值與地網(wǎng)接地電阻以及入地電流密切相關(guān)，規(guī)定每千安故障電流最高位10V。

1.4 直流電源干擾

在直流回路故障中，在直流電壓進(jìn)行恢復(fù)環(huán)節(jié)，容易導(dǎo)致電子設(shè)備內(nèi)邏輯回路變化，引發(fā)繼電保護(hù)功能紊亂，發(fā)出錯(cuò)誤信號(hào)和操作。另外，交流成分混入直流電源，也會(huì)影響繼電保護(hù)設(shè)備的穩(wěn)定性與安全性。

1.5 靜電放電干擾

當(dāng)環(huán)境較為干燥的狀態(tài)下，操作人員衣服上會(huì)帶有高電壓，鞋子絕緣條件下，會(huì)將電荷附帶，與電子設(shè)備接觸中產(chǎn)生放電，甚至?xí)斐呻娮釉p壞。

1.6 雷擊因素干擾

資料顯示，雷擊能夠嚴(yán)重影響變電所一次、二次設(shè)備，雷擊波通過(guò)變電所母線進(jìn)行傳播，經(jīng)避雷器實(shí)現(xiàn)入地，電磁耦合作用會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線和地面之間出現(xiàn)干擾電波。同時(shí)，雷擊電流流入大地能夠?qū)е聲簯B(tài)地電位提升，引起干擾。

2 對(duì)干擾因素的應(yīng)對(duì)措施

針對(duì)上述干擾因素，應(yīng)當(dāng)從兩個(gè)方面入手，一方面要提高變電所抗干擾的能力，另一方面，也要從二次設(shè)備設(shè)計(jì)安裝上面入手，綜合降低干擾因素影響。

2.1 變電所應(yīng)當(dāng)采取的抗干擾措施

1）控制電纜、模擬量電纜屏蔽層兩端可靠接地。220kV及以上變電所，連接開關(guān)場(chǎng)導(dǎo)入電子設(shè)備間繼電保護(hù)裝置的電纜，要在開關(guān)場(chǎng)與電子設(shè)備間的兩端，實(shí)施屏蔽層接地處理，有條件的還可以在屏蔽電纜并行較粗的接地導(dǎo)線，增強(qiáng)抗干擾能力；

2）高頻電纜屏蔽層兩端接地處理，安設(shè)并行接地粗導(dǎo)線。在變電所安設(shè)100mm2粗導(dǎo)線，位置在電纜架頂端，依次向各耦合電容進(jìn)行焊接分叉，高頻電纜和粗導(dǎo)線分布相鄰，并在高頻電纜芯接線回路增設(shè)小容量電容（0.047μf），提高抗干擾能力；

3）確保電流與電壓互感器二次回路一點(diǎn)接地。要確保電流及電壓互感器二次回路之中必須有一點(diǎn)實(shí)現(xiàn)接地，有效預(yù)防互感器一、二次線圈間的分布電容與二次回路的對(duì)地電容引發(fā)一次高壓引入二次回路，提高抗干擾水平和保障安全；

4）交直流不混用電纜，強(qiáng)弱電不共用電纜。對(duì)于交直流和強(qiáng)弱電不得混用或者共用電纜，以此來(lái)有效預(yù)防因?yàn)椴煌妷旱燃?jí)以及交直流之間電磁耦合導(dǎo)致的干擾，并且可以防范同一電纜芯線間絕緣損壞導(dǎo)致相異類型電源串入引發(fā)的保護(hù)邏輯混亂。

另外，還可以采用降低一次設(shè)備接地阻抗、構(gòu)建低阻抗接地網(wǎng)以及降低變電所區(qū)域地電位差等方式，最大限度提高抗干擾成效。

2.2 保護(hù)裝置和微機(jī)保護(hù)的軟件抗干擾途徑

2.2.1 保護(hù)裝置自身抗干擾途徑

檢查保護(hù)裝置箱體，確保接地可靠；如果是集成電路型或微機(jī)型保護(hù)類型，所有電源進(jìn)線應(yīng)通過(guò)抗干擾電容實(shí)現(xiàn)接地處理后進(jìn)入保護(hù)屏，距離直流操作回路導(dǎo)線以及高頻輸入輸出導(dǎo)線應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)一些，不得靠近或捆扎；交流量和直流輸入應(yīng)當(dāng)分別經(jīng)隔離變換器與逆變電源，兩者一、二次繞組間應(yīng)當(dāng)具有屏蔽層，并在保護(hù)屏上實(shí)現(xiàn)科學(xué)接地；對(duì)開入量，要通過(guò)光電隔離實(shí)現(xiàn)引入，對(duì)開出量，則要經(jīng)過(guò)光電隔離實(shí)現(xiàn)輸出處理；保護(hù)裝置出口應(yīng)當(dāng)經(jīng)過(guò)三取二閉鎖，CPU配硬件自復(fù)位電路。

2.2.2 微機(jī)保護(hù)軟件抗干擾途徑

開展RAM自檢：由CPU向RAM輸入數(shù)據(jù)，然后從該地址提取數(shù)據(jù)比較是否相同，以此判斷RAM工作狀態(tài)。開展EPROM檢測(cè)：對(duì)EPROM內(nèi)所有地址機(jī)器碼開展專門的數(shù)據(jù)運(yùn)算，得出數(shù)據(jù)存放在EPROM末尾地址，微機(jī)保護(hù)常規(guī)運(yùn)行中也以同等方式對(duì)EPROM中數(shù)據(jù)開展運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果與CRC校驗(yàn)碼相同則為正常，反之則告警。開展E2PROM檢測(cè)：與EPROM檢測(cè)類似，差異性在于微機(jī)保護(hù)在實(shí)現(xiàn)固化定值時(shí)，同步也固化一位運(yùn)算CRC 碼至定值區(qū)末位，正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)自檢能夠在相應(yīng)區(qū)定值運(yùn)算后，再和該CRC 碼開展比對(duì)，以此來(lái)對(duì)E2PROM正確性開展檢測(cè)。另外，也可以通過(guò)實(shí)施開入回路檢查、各CPU 插件和人機(jī)對(duì)話插件巡檢以及跳閘指令的跳閘入口合理輸出等方面開展檢查檢測(cè)，進(jìn)一步提高抗干擾能力。

上述抗干擾措施在實(shí)踐中得到驗(yàn)證，能夠有效保障電力系統(tǒng)機(jī)電保護(hù)裝置正常有效運(yùn)行，具有推廣價(jià)值。

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