變電站繼電保護交直流電源串擾成因及解決對策分析

王磊+沈柏+王昌榮+崔建飛

摘 要：變電站一直是政府保障人民生活安全的重點關(guān)注區(qū)域，但是在有的時候，由于受到一些因素的影響，變電所的電氣設(shè)備會發(fā)生一定程度的故障，導致繼電保護裝置產(chǎn)生交直流電源串擾，使得裝置產(chǎn)生保護誤動，進而威脅到整個電網(wǎng)的運行，因此在繼電保護裝置交直流電源串擾方面，文章進行了一定的探討與研究，將它的成因進行了分析，并提出可一些有效地解決辦法，希望能為提高整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性提供一些幫助。

關(guān)鍵詞：變電站；繼電保護；串擾；解決對策

對于電力系統(tǒng)來說，想要穩(wěn)定良好的運行，一定要有可靠的電氣設(shè)備，而電氣設(shè)備卻受多方面的影響而容易發(fā)生問題，比如：在安裝工藝上出現(xiàn)細小的差錯、所加的電荷負載過于沉重、絕緣線時間久而發(fā)生老化現(xiàn)象……這些故障會導致導線發(fā)生短路或斷路，直接或間接的使電氣設(shè)備發(fā)生故障，影響了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，而在這之上，就要說到交直流電源串擾，因為電源干擾的緣故，使得繼電保護裝置誤以為電源發(fā)生問題，因而保護裝置自行變動，這嚴重影響電力系統(tǒng)的安全性，在本文中也著重講述了這種干擾的成因，以及提出一些切實可行的解決對策。

1 繼電保護交直流電源串擾的成因

根據(jù)名稱不難發(fā)現(xiàn)，交直流電源串擾成因很大一部分原因，就是這種繼電保護是由交流電和直流電共同供電，因為在現(xiàn)在的變電站，所用的電氣設(shè)備以及一些用電裝置都是需要二者共同供電的，這也是提高變電所供電可靠性和效率的最好方法。稍微懂一些電力方面知識的人就會知道，交流電的容量要比直流電小得多，并且直流電的可靠性要優(yōu)于交流電，因此一般的電力方面的公司都比較喜歡應用直流電源，還有一方面就是因為直流電要容易維修。交流電和直流電的作用也是不一樣的，因為交流電的功率是比較小的，所以多用于照明設(shè)備、打印機這樣簡單的設(shè)備中，所占用的空間不大，所起到的作用也不大，但卻必不可少。因此在繼電設(shè)備中必須要應用兩者，因此當進行了一些不當?shù)牟僮髦螅诮涣骰芈泛椭绷骰芈分械囊恍┚€圈等會有不良的反應，會發(fā)生電壓升高的情況，進而對其他的直流回路設(shè)備產(chǎn)生影響，進而干擾到正確的操作，當斷路器斷開時，如果發(fā)現(xiàn)所受到的電壓為為無限大，則可以斷定這個斷路器是理想的，振頻一般就是一千赫茲，雖然這種情況會僅僅發(fā)生在線圈上，又或者簡單的引線上，但是卻有可能發(fā)生更大的危險，那就是尖峰電壓會升高，變得超出承受范圍。另一方面，如果沒有應用理想斷路器，那么所產(chǎn)生的危險就會更大：當斷路器斷開時，所在的觸點位置會會產(chǎn)生電弧重燃現(xiàn)象，在這種情況下會產(chǎn)生過電壓，這種過電壓雖然是暫態(tài)的，但卻非常嚴重，因為它會直接傳輸?shù)街绷鞑糠值哪妇€上，進而使整個斷路設(shè)備癱瘓。上面所說的情況，當斷路器斷開時，會產(chǎn)生暫態(tài)的過電壓，當這個電壓超過了擊穿電壓時，重燃的電弧會導致電流發(fā)生變變化，變得時斷時續(xù)，而電容的充電也會發(fā)生影響，變得時斷時續(xù)，有時還會發(fā)生反向放電的情況，使得暫態(tài)過電壓的震蕩變得更加明顯，加劇了斷路器的穩(wěn)態(tài)的流失，整個控制系統(tǒng)進入癱瘓狀態(tài)。

2 繼電保護交直流電源串擾解決對策

2.1 設(shè)計解決方案

很長時間以來，變電站繼電保護交直流串擾問題就一直存在于變電站中，并且直觀地說，我們并沒有一個能夠完美解決它的辦法，大多數(shù)時候在實際操作時，為了避免事故的時常發(fā)生，會安排經(jīng)驗豐富的工作人員去負責這一塊的工作，但是這樣的做法并不能完全使得事故不再發(fā)生，因此也不是可靠的選擇。本文的觀點是將直流電源不可替代的作用發(fā)揮出來，用它替代交流電源來作為繼電保護電源，下面是本文作者想出來的兩種方案。

2.1.1 將驅(qū)動設(shè)備進行更換。更換驅(qū)動設(shè)備，即將交流的設(shè)備更換為直流的，交直流電源串擾問題的主要原因是直流與交流同時存在而引起的，因此如果將交流設(shè)備都換成直流的設(shè)備，可以很有效的解決串擾問題，但是在另一方面，直流設(shè)備在市場上的流量很小，因此購買變得異常困難，并且因為沒有較大的交易量，因此這種專業(yè)上的人員特別少，造成維修的困難與昂貴；還有就是如果直流設(shè)備直接接入直流電源直流系統(tǒng)，會使得直流接地的情況發(fā)生的更為頻繁，因此在這方面要多加注意。

2.1.2 將直流電源進行逆變。所謂的逆變，是一種應用逆變器進行處理的方式方法，將二百二十伏的直流電逆變?yōu)槎俣慕涣麟?，然后用于照明燈設(shè)備的使用。因為交流線路越長，危險和事故越容易發(fā)生，因此逆變器可以直接裝在直流電源設(shè)備的接口處，可以完全杜絕電源串擾問題的發(fā)生。在以上解決方法的說明中，逆變器偶爾也會存在一些問題，畢竟其依舊存在交流側(cè)，因此，可以進行一定的保護，如安裝一些保護設(shè)備，有效地避免所有交直流問題的產(chǎn)生。在逆變器技術(shù)的開發(fā)和利用上面，我國的技術(shù)已經(jīng)領(lǐng)先于世界，所以這種方法在一定程度上具有很強的實用性，也因為成本低而符合現(xiàn)階段我國的國情。

2.2 逆變器對交直流電源的影響

2.2.1 當某個交流節(jié)點和接地點相通時，這一側(cè)就會發(fā)生單點接地的情況，進而使得直流側(cè)發(fā)生閉合，并且由于系統(tǒng)中的電阻是很大的，所以即使接地，所產(chǎn)生的電流也是很小的，在這種情況下，接地電流受到閉合的影響，因此大小和方向都會發(fā)生變化，并且隨著時間發(fā)生周期性改變，電流不平衡。

2.2.2 當逆變器中的兩個節(jié)點都與接地點相通時，就會形成多個回路，在之后的接地電流會不同于第一種情況，變得特別大，所以逆變器的另一半，即接在直流系統(tǒng)的那一邊的電流會變得極度不平衡。

2.2.3 當交流側(cè)發(fā)生交直流電源串擾，使得交流側(cè)發(fā)生短路，那么在直流側(cè)會產(chǎn)生大量的沖擊電流，導致電流數(shù)值急劇增大。

2.3 對繼電保護交直流電源串擾問題的具體解決方法

2.3.1 瞬時過電流保護方法。在上文中說到，優(yōu)勢逆變器的節(jié)點會與接地點接觸相通而發(fā)生短路等問題，這樣的問題會導致直流端的電流過大，在這種情況下，可以應用過電流保護法，在瞬時的電流過大時，裝置可以自行切斷電流，同時使逆變器停止工作，避免設(shè)備出現(xiàn)故障。

2.3.2 過載保護。就是在直流端安裝一定設(shè)備，當這端的負荷超出了允許數(shù)值時，逆變器也會停止運行，并且發(fā)出警告，及時做出應對，以避免意外情況的發(fā)生。

3 結(jié)束語

對于用電越來越多的現(xiàn)代社會，變電所的作用也越來越明顯，對于繼電保護交直流電源串擾本文做了詳細的介紹，并提出了一些具體的解決辦法——繼電保護裝置的電源單一化可以有效地防止這種問題的發(fā)生，因此，應用逆變器，將交流電源逆變?yōu)橹绷?，可以很明顯的降低繼電保護交直流電源串擾因此事故的發(fā)生率，進而將變電所的效率和穩(wěn)定性提高一大截。

參考文獻

[1]王同文，謝民，孫月琴，等.智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性分析[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2015（6）：58-66.

作者簡介：王磊（1987，07-），男，漢族，陜西西安，本科學歷，助工，青海送變電工程公司，繼電保護方向。

沈柏（1987，07-），男，漢族，青海，學士學位，初級職稱，青海送變電工程公司，二次調(diào)試研究方向。

王昌榮（1976，07-），男，漢族，青海，本科學歷，中級職稱，青海送變電工程公司，繼電保護研究方向。

崔建飛（1984，09-），男，滿族，河北，本科學歷，助工，青海送變電工程公司，繼電保護方向。