變電站繼電保護二次系統(tǒng)接地技術(shù)方案探究

李國軍

摘要：隨著變電站逐步實現(xiàn)微機化、集成化、自動化后，對操作環(huán)境的電磁情況要求也越來越高，此外，變電站內(nèi)為數(shù)眾多的高電壓等級的一次設(shè)備同樣會對變電站的二次系統(tǒng)產(chǎn)生一定的干擾。文章在闡述變電站繼電保護二次系統(tǒng)接地的原因和意義的基礎(chǔ)上，對三種常見的二次系統(tǒng)干擾源進行了分析，并就變電站繼電保護二次接地技術(shù)方案進行了探究。

關(guān)鍵詞：變電站；繼電保護；二次系統(tǒng)；干擾；接地技術(shù) 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM411 文章編號：1009-2374（2016）36-0189-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.36.094

科技的進步推動了電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，現(xiàn)代電網(wǎng)逐步朝著智能化、遠距離傳輸、高壓電方向邁進。變電站是電力系統(tǒng)實現(xiàn)遠距離輸電的重要環(huán)節(jié)，它的安全、穩(wěn)定、可靠、有效運行影響重大，因此在實際工作中我們會運用大量的繼電保護和測量設(shè)備來保障變電站的安全運行。然而變電站本身復(fù)雜的電磁環(huán)境以及其他因素的影響，一次系統(tǒng)在正常運行或者發(fā)生故障時均有可能對二次系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，從而影響二次系統(tǒng)的正常工作。而繼電保護設(shè)備作為二次系統(tǒng)的核心，對電磁的抗干擾能力較差，必須采用一定的接地技術(shù)方案來確保繼電保護設(shè)備的安全運行。

1 變電站繼電保護二次系統(tǒng)接地的原因及意義

現(xiàn)代化的變電站電網(wǎng)電壓等級逐漸升高，容量逐步擴大，對負責(zé)一級系統(tǒng)監(jiān)控、測量等工作的二次系統(tǒng)的技術(shù)水平要求也不斷升高，二次系統(tǒng)也隨之愈加智能化、信息化和微機化。早期的電磁型繼電保護設(shè)備，在利用計算機技術(shù)和通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌蜃詣訉崿F(xiàn)監(jiān)控和保護的綜合化微機型系統(tǒng)，大大提高了變電站運行的穩(wěn)定性和安全性。與此同時，綜合化、自動化、集成化的系統(tǒng)對電磁環(huán)境的要求也更加苛刻。然而包括一次系統(tǒng)設(shè)備正常運行、系統(tǒng)短路故障、隔離開關(guān)操作、雷擊等因素均有可能對二次系統(tǒng)繼電保護設(shè)備的安全運行產(chǎn)生干擾，引發(fā)設(shè)備誤動、數(shù)據(jù)失真、監(jiān)控失常等諸多問題，因此研究變電站繼電保護二次系統(tǒng)的抗干擾方法意義重大。

目前，對于變電站繼電保護二次系統(tǒng)的抗干擾的研究主要包括兩種途徑：一是加強二次系統(tǒng)設(shè)備自身的抗干擾能力研究，用技術(shù)革新的方式增強繼電保護設(shè)備的抗干擾能力；二是在變電站內(nèi)部設(shè)備安裝設(shè)計、管理模式方面實現(xiàn)創(chuàng)新，為二次系統(tǒng)提供一個能夠保障安全運行的電磁環(huán)境。而在電力系統(tǒng)的正常生產(chǎn)運行過程中，合理的采用接地手段就是一種有效的提供保障安全運行的電磁環(huán)境的方法。接地是指將電力系統(tǒng)的電力設(shè)備的部分采用專門的線路與大地相連，常見的接地種類包括工作接地、防雷接地、安全接地三種?？煽?、合理的接地可以有效降低一次設(shè)備的絕緣水平、減少系統(tǒng)設(shè)備的故障頻率、保護電氣設(shè)備免受雷擊的傷害，對變電站設(shè)備的安全運行來說必不可少。

2 變電站二次系統(tǒng)干擾

2.1 雷擊的干擾

雷擊是電力系統(tǒng)一種常見的現(xiàn)象，包括直接擊中電氣設(shè)備從而損害的直接雷擊，以及擊中電氣設(shè)備周圍物體產(chǎn)生感生磁場的間接雷擊兩種，避雷針等防雷裝置的普及在很大程度上減少了直接雷擊現(xiàn)象的產(chǎn)生。在理想情況下，主接地網(wǎng)阻抗設(shè)想為零，然而實際上主接地網(wǎng)是存在阻抗的，因此在雷擊電流引入大地的過程中，會產(chǎn)生較強的感應(yīng)電動勢。然而，這種幅值大、變化快、時間短的暫態(tài)干擾，對于集成化程度很高的二次系統(tǒng)設(shè)備來說，會很容易產(chǎn)生干擾，影響二次系統(tǒng)的正常運行，甚至破壞二次系統(tǒng)設(shè)備。

2.2 一次系統(tǒng)短路的干擾

一次系統(tǒng)設(shè)備是變電站內(nèi)部最大的暫態(tài)干擾源，當(dāng)一次系統(tǒng)設(shè)備發(fā)生接地短路故障時，流入主接地網(wǎng)的短路電流會在接地網(wǎng)上形成電壓降，并且幅值較高，容易導(dǎo)致包括相關(guān)電纜在內(nèi)的二次設(shè)備的絕緣擊穿，甚至直接損毀。此外，短路電流還可以在二次電纜上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，從而對二次設(shè)備的正常運行產(chǎn)生干擾。尤其是一次系統(tǒng)短路故障時，繼電保護二次系統(tǒng)設(shè)備還處于故障識別、處理期，更容易引起繼電保護裝置的誤動。

2.3 電氣操作的干擾

在變電站內(nèi)部設(shè)備中，斷路器、隔離開關(guān)等一次設(shè)備的開斷操作同樣會對二次系統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)生干擾。其中，具有滅弧裝置且動觸頭移動較快的斷路器，在分合閘時電弧發(fā)生重燃的概率較小；而隔離開關(guān)則不具備滅弧裝置，容易在分合閘時電弧發(fā)生重燃，從而形成電弧重燃過電壓和充放電涌流，從而對二次系統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)生干擾。尤其是當(dāng)前，電力系統(tǒng)容量不斷增加，電壓不斷加大，隔離開關(guān)開斷操作中的斷口電壓也隨之提高，容易產(chǎn)生重燃甚至多次重燃。

3 變電站繼電保護二次系統(tǒng)接地技術(shù)

3.1 變電站二次系統(tǒng)等電位接地網(wǎng)

在變電站一些繼電保護裝置較為集中的地方，如主控室、保護室、配電室等場所，應(yīng)當(dāng)敷設(shè)二次系統(tǒng)等電位接地網(wǎng)，并要求絕緣子與主地網(wǎng)之間是相互絕緣的。此外，敷設(shè)二次電纜的場所，如LCP柜、開關(guān)場端子箱、配電柜等，也應(yīng)當(dāng)敷設(shè)等電位接地網(wǎng)，另外還應(yīng)當(dāng)使用與主接地網(wǎng)相連的銅排連接就地保護小室、通信室和集控室。以上所用銅排的截面積應(yīng)不小于100mm2。應(yīng)當(dāng)注意的是，室外等電位接地網(wǎng)與主地網(wǎng)相互連接時，盡量遠離一些容易被高電壓擊穿的設(shè)備以及避雷針的接地點等地，一般距離應(yīng)大于15m。

3.2 戶外端子箱等電位接地

隔離開關(guān)的戶外就地端子箱、斷路器的戶外就地端子箱、設(shè)備的本體端子箱內(nèi)應(yīng)設(shè)置截面大于等于100mm2的接地銅排，并用螺栓在水平（垂直）方向?qū)⒔拥劂~排兩端固定在端子箱體內(nèi)部。為了方便電纜屏蔽線、電

流/電壓互感器二次回路接地線及其他接地線更容易與接地銅排進行連接，還應(yīng)當(dāng)在接地銅排上均勻排列若干個接線柱。最終連接接地銅排與等電位接地網(wǎng)的銅排，同樣應(yīng)使用截面積大于等于100mm2的接地銅排。

3.3 室內(nèi)保護屏柜等電位接地

室內(nèi)繼電保護以及安全自動裝置屏柜內(nèi)同樣應(yīng)當(dāng)敷設(shè)截面大于等于100mm2的接地銅排（以下所提銅排均與此規(guī)格相同）。具體操作步驟如下：首先在屏柜下部沿水平方向用直徑為8mm螺栓固定接地銅排兩端，然后在銅排上應(yīng)均勻分布數(shù)個連接孔，以方便電纜屏蔽線、電流/電壓互感器、二次回路接地線和其他接地線與銅排的連接，接下來在屏柜的門柜之間固定黃綠相間的專用接地軟銅線，并用螺栓將其與柜內(nèi)的接地銅排進行壓接，并用其將保護屏柜上各種二次系統(tǒng)設(shè)備的接地端子與接地銅排連接。

3.4 二次電纜及相關(guān)設(shè)備等電位接地

用于連接變壓器、電壓互感器等變電站一次設(shè)備與主控室、保護室等的二次電纜，需要借助使用金屬管，將一次設(shè)備的接線盒引至二次電纜就地端子箱。若分段連接，則金屬管應(yīng)該在連接處實現(xiàn)可靠烤接；若金屬管末端使用蛇皮管，還須用火泥將蛇皮管與金屬管的連接處封好。

3.5 交流二次回路等電位接地

需要注意的是，電流互感器的二次回路應(yīng)當(dāng)只有一個接地點，并且接地點應(yīng)當(dāng)同樣裝設(shè)在不小于100mm2的接地銅排上。由電流互感器組合的電流回路的接地點，應(yīng)裝設(shè)于屏柜內(nèi)的接地銅排上；相對獨立的電流回路的接地點，應(yīng)裝設(shè)在配電裝置戶外端子箱內(nèi)的接地銅排上；備用電流互感器的二次繞組則可以直接從根部引至就地端子箱，經(jīng)接地銅排接地。

4 結(jié)語

變電站是電力系統(tǒng)實現(xiàn)遠距離輸電的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它的安全穩(wěn)定運行與否關(guān)系重大，尤其是現(xiàn)代電力系統(tǒng)的電壓等級不斷升高，對變電站繼電保護設(shè)備的抗干擾能力提出了更高的要求?？紤]到變電站內(nèi)眾多的電氣設(shè)備、復(fù)雜的電磁環(huán)境，采用合理的接地技術(shù)是保障二次系統(tǒng)設(shè)備正常運行的有效途徑。

參考文獻

[1] 唐寶鋒，范輝，賀春光.二次系統(tǒng)等電位接地網(wǎng)的敷 設(shè)[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2009，34（17）.

[2] 洪建軍.綜合自動化變電站微機保護抗干擾研究[D]. 浙江大學(xué)，2008.

[3] 張勇.變電站繼電保護二次系統(tǒng)接地技術(shù)方案研究 [D].華北電力大學(xué)，2012.

（責(zé)任編輯：秦遜玉）