電力二次系統(tǒng)接地及抗干擾方法研究

馬慧霞

摘 要：變電站中的二次系統(tǒng)運(yùn)行在一個強(qiáng)電磁環(huán)境中，電網(wǎng)近年來許多由于二次系統(tǒng)干擾引起的變電站線路或變壓器設(shè)備跳閘事故，干擾問題嚴(yán)重影響了設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，根據(jù)對變電站干擾的研究后使二次系統(tǒng)抗干擾問題得以解決，對于電網(wǎng)運(yùn)行有非常重要的意義。本文通過對電力二次系統(tǒng)接地的研究后得出電力系統(tǒng)接地網(wǎng)格設(shè)計來對二次系統(tǒng)抗干擾進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：電力二次系統(tǒng)；接地；抗干擾

中圖分類號： TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）19-183-2

0 引言

變電站中的二次系統(tǒng)經(jīng)常工作在強(qiáng)的電磁環(huán)境中，而且電廠或變電站中經(jīng)常進(jìn)行檢修操作，還有線路及變壓器的短路故障、雷電的侵?jǐn)_、直流接地等設(shè)備故障引起的各種干擾，都影響了二次系統(tǒng)的正常工作，由于干擾引起設(shè)備的誤動作時有發(fā)生。因此，通過改善電力系統(tǒng)自動化、變電站弱電設(shè)備和系統(tǒng)參數(shù)等方法降低對二次系統(tǒng)的干擾辦法越來越多，如二次系統(tǒng)采取專用的通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、控制和保護(hù)系統(tǒng)等等。

1 電力二次系統(tǒng)接地的必要性

近年來，隨著計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)被大量地應(yīng)用于電力設(shè)備，極大地促進(jìn)了我國電力事業(yè)的迅猛發(fā)展，計算機(jī)技術(shù)和繼電保護(hù)技術(shù)的結(jié)合使用，尤其是微機(jī)型繼電保護(hù)的廣泛應(yīng)用，把保護(hù)從傳統(tǒng)的模擬型和晶體管型保護(hù)被微機(jī)型繼電保護(hù)所全面取代。微機(jī)保護(hù)的現(xiàn)場大量應(yīng)用，不但提升了電力設(shè)備的安全可靠性，也使系統(tǒng)的運(yùn)行更加安全穩(wěn)定。然而，由于干擾時間和干擾源的不確定性，造成對二次系統(tǒng)的影響也不盡相同而且不可預(yù)測。

但是，由于電力系統(tǒng)和設(shè)備發(fā)生故障時經(jīng)常伴隨著極其復(fù)雜的電磁振蕩過程，其暫態(tài)過程和故障電氣量的數(shù)值會有很大變化，對二次系統(tǒng)的影響也非常復(fù)雜，微機(jī)保護(hù)極易受到干擾而發(fā)生誤動作跳閘。同時實際運(yùn)行中的變電站和發(fā)電廠凡乎所有的電氣量、模擬量等信息都是通過電纜接入二次設(shè)備的，這就造成電纜較多且分布較廣，這些電纜都處于一次設(shè)備的高壓電磁場中，微機(jī)系統(tǒng)極易受到干擾而引起保護(hù)裝置誤動作引起跳閘事故，而且二次系統(tǒng)還要經(jīng)受雷、雨、雪、嚴(yán)寒等各種氣候條件和系統(tǒng)故障時各種故障的嚴(yán)峻考驗。同時二次系統(tǒng)是由各種信息處理軟件、硬件系統(tǒng)和敏感的電子元器件構(gòu)成的，雷電過電壓、電磁輻射、操作過電壓等事故對這些元器件的正常運(yùn)行影響都非常大。因此，二次系統(tǒng)干擾和接地問題造成開關(guān)誤跳或保護(hù)誤動，甚至造成控制元件及保護(hù)損壞的事件時有發(fā)生。為減小或消除這種干擾，二次電纜和繼電保護(hù)設(shè)備的抗干擾研究和接地技術(shù)改造都變得非常重要。

電力設(shè)備穩(wěn)定可靠的接地對于操作人員而言，可以消除設(shè)備及系統(tǒng)故障時產(chǎn)生大電弧等危害，保證人身安全；對于設(shè)備而言，可以降低電力設(shè)備的絕緣運(yùn)行水平，有效避免雷電行波對設(shè)備的危害；對于二次系統(tǒng)而言，可以抗擊干擾保證信息暢通，繼電保護(hù)等二次系統(tǒng)裝置的正?？煽窟\(yùn)行。

2 對電力系統(tǒng)接地電網(wǎng)的要求及安全性設(shè)計

2.1 使用環(huán)形地網(wǎng)，增加均壓帶

在電力系統(tǒng)中，由于獨立的接地電位分布不平均，經(jīng)常存在非常大的電位梯度和電位差，所以在實際的電力系統(tǒng)運(yùn)行中，經(jīng)常采用環(huán)形的接地網(wǎng)和環(huán)路接地的方法來降低接觸電勢差。如下圖所示，電位的大小隨著均壓帶的不同而發(fā)生變化，在點位分布較平均的環(huán)形地網(wǎng)中，將避雷針、避雷器、接地網(wǎng)等接地設(shè)施依據(jù)電壓等級接入到人工接地體上來降低變電站的總電阻值，同時還可以將電纜或電線采用接地屏蔽的方法來降低對二次系統(tǒng)的干擾。

2.2 考慮地面電位梯度的危險性

可靠的接地系統(tǒng)對發(fā)電廠或變電站的安全運(yùn)行作用非常明顯，它一方面可以保證工作人員的人身安全避免觸電還可以保證設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。隨著計算技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的大量應(yīng)用，使整個系統(tǒng)的綜合用電容量增大的同時也使接地故障電流覆蓋的面積也增加了。在發(fā)生接地故障時，由于在地面的接觸面積大導(dǎo)致電阻率比較低，造成的人體傷害會非常大。雖然電阻值是一定的，但是若接地裝置不合格，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生事故時，人體與地面接觸不光存在電壓之間的對應(yīng)關(guān)系，還會在地面上產(chǎn)生很高的電位差，給工作人員帶來人身傷害，同時對二次系統(tǒng)產(chǎn)生較大的干擾，所以我們要依據(jù)接地導(dǎo)體的特性將接地點設(shè)置在地面中電阻較低的位置，用減小電位差的方法去平衡電位梯度，盡量來減小這種傷害來保證人身安全和設(shè)備的可靠運(yùn)行。

2.3 狀態(tài)檢修

狀態(tài)檢修的定義：利用在線監(jiān)測或離線監(jiān)測設(shè)備或手段來探測設(shè)備的實際運(yùn)行狀況，然后將收集到的全部信息輸入系統(tǒng)進(jìn)行分析、診斷，根據(jù)診斷后得出的設(shè)備健康狀況是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求來確定設(shè)備的健康狀態(tài)。按照“應(yīng)修必修，修必修好”的原則，在設(shè)備的檢修周期到來前對設(shè)備進(jìn)行檢修，當(dāng)然也可參考設(shè)備的實際運(yùn)行狀態(tài)來制定檢修周期延長或縮短的最終決策。

做好設(shè)備的狀態(tài)檢修工作，要明確目標(biāo)，強(qiáng)化管理制度，分清責(zé)任。首先要建立規(guī)劃及目標(biāo)。設(shè)備的狀態(tài)檢修工作可以試點運(yùn)行，在一定時間內(nèi)可以首先開始進(jìn)行斷路器或變壓器、隔離開關(guān)等一次設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢修工作，等到取得了非常成熟的經(jīng)驗且各方面條件支持的情況下即可進(jìn)行推廣工作，慢慢將自動化、通信系統(tǒng)和繼電保護(hù)等二次設(shè)備開展?fàn)顟B(tài)檢修。其次要建立機(jī)構(gòu)，明確各部門責(zé)任，成立一個完整的評估系統(tǒng)來完善管理工作。成立專項小組，建立上級組織機(jī)構(gòu)，為保證檢修管理工作規(guī)范有序進(jìn)行。

3 電力系統(tǒng)中微機(jī)保護(hù)的重要作用

微機(jī)保護(hù)是一種先進(jìn)的保護(hù)方式，它的出現(xiàn)為繼電保護(hù)提供了有效依據(jù)，現(xiàn)階段很多大型發(fā)電機(jī)組都在沿用以前的繼電保護(hù)技術(shù)，這些技術(shù)在應(yīng)用過程中暴露出了一些漏洞，現(xiàn)在對行波測距原理的研究應(yīng)用還是試驗階段，微機(jī)保護(hù)方式和傳統(tǒng)保護(hù)方式之間存在一定差異，微機(jī)保護(hù)可以利用計算機(jī)處理系統(tǒng)，使邏輯功能得到實現(xiàn)。距離保護(hù)作為高壓線路保護(hù)的主要保護(hù)之一，它反應(yīng)了保護(hù)安裝位置與故障點之間的距離，受系統(tǒng)運(yùn)行方式和阻抗大小的影響，其運(yùn)行特征顯得非常復(fù)雜。

距離保護(hù)的振蕩閉鎖條件是系統(tǒng)正常運(yùn)行或由于系統(tǒng)靜穩(wěn)定破壞而發(fā)生振蕩時，故障判斷元件拒絕動作，保護(hù)不開放，即使測量元件因振蕩而動作，保護(hù)也不會誤動跳閘。在故障情況下，啟動元件動作，短時開放保護(hù)，既能夠保證區(qū)內(nèi)故障可靠動作，又能夠保證在區(qū)外故障引發(fā)系統(tǒng)振蕩時可靠閉鎖。所以在距離保護(hù)中為保證系統(tǒng)振蕩時保護(hù)的可靠動作經(jīng)常在距離保護(hù)中還設(shè)置靜穩(wěn)定破壞檢測部分，在檢出靜穩(wěn)定破壞引發(fā)的振蕩后，閉鎖故障判斷元件，使其不動作。

4 結(jié)語

如上所述，電力系統(tǒng)接地和二次系統(tǒng)抗干擾問題研究是一項長期的工作，因為不同的工作環(huán)境，將在二級系統(tǒng)設(shè)備和兩個電纜接地有一些影響。隨著電力系統(tǒng)自動化水平的快速提高，電力行業(yè)對二次系統(tǒng)的抗干擾問題研究也會更加深入。隨著智能化變電站的應(yīng)用，變電站輔助系統(tǒng)得到了很快的發(fā)展，對接地和抗干擾研究提供了全新的思路，電力系統(tǒng)接地和二次系統(tǒng)抗干擾研究任重而道遠(yuǎn)。

參 考 文 獻(xiàn)

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