變電所繼電保護電磁干擾問題分析及解決方案

楊 威

（國網棗陽市供電公司，湖北 棗陽 441200）

0 引 言

在人們日常生活生產活動開展期間，電力資源有著廣泛的應用，且取得了理想的應用成效。因此，電力企業(yè)需要大力進行電力工程的施工建設，應用現(xiàn)代化的先進施工技術與供電設備保質保量地完成工程建設工作，確保工程后續(xù)投入使用后有著較好的應用效果。電力系統(tǒng)運行期間，繼電保護裝置的電磁干擾問題發(fā)生率較高，使得電力系統(tǒng)運行情況受到嚴重影響，因此要求電力企業(yè)檢修部門能夠對導致電磁干擾下的變電所繼電保護裝置具體故障表現(xiàn)、原因進行探究，以找出解決方案，減少斷電時間，提升供電服務質量。

1 繼電保護電磁干擾問題概述

高壓變電所在電力系統(tǒng)工作期間發(fā)揮著非常重要的作用，由于其工作過程中會形成強電磁場，會對安裝的繼電保護裝置工作性能產生不良影響，嚴重時會導致變電所繼電保護裝置發(fā)生拒動、誤動等問題，使得電力系統(tǒng)不能得到繼電保護裝置的有效保護而會出現(xiàn)運行異常問題，最終使得用戶的用電服務質量較差。因此，變電所繼電保護電磁干擾問題需要引起電力企業(yè)電力設備檢修人員的高度重視，需要找出有效的解決方法及抗干擾措施，以確保繼電保護裝置的抗干擾能力得到顯著提高。分析繼電保護裝置干擾源可知，由于當前應用于變電所繼電保護裝置的器件大多屬于微電子器件，具有電磁敏感度高、抗干擾能力差等特性，所以在受到外部環(huán)境、設備自身因素的干擾下，會發(fā)生電磁干擾問題。其中，外部環(huán)境中的干擾源包括雷擊、設備開關操作不當?shù)龋陨硪蛩貏t包括裝置電子線路、電磁繼電器線圈突變磁場等[1]。

2 變電所繼電保護電磁干擾問題解決方案與其他措施

2.1 問題與解決

2.1.1 問 題

本文研究期間對于湖北省襄陽市市區(qū)的3處變電所繼電保護裝置電磁干擾問題進行了具體表現(xiàn)、解決方案的綜合研究，從而為設備檢修人員做好設備電磁干擾問題處理提供幫助。具體問題表現(xiàn)為：3處變電所電氣設備均設置了繼電保護裝置，但是在開關柜（33 kV環(huán)網中壓開關柜，繼電保護單元為REF542，交流電流傳感器為羅哥夫斯基線圈）氣體絕緣組合電器設備隔離開關進行操作時，時常會出現(xiàn)斷路器（整流與動力變壓器-附近同段母線）的保護跳閘動作；此種跳閘情況發(fā)生后斷開的開關為1個或2個，主要為速斷與零序保護動作。檢修人員對發(fā)生異常跳閘情況的變電所開關柜進行檢查，發(fā)現(xiàn)若讓中壓開關母線處于帶電的狀態(tài)，此時進行隔離開關操作，便會出現(xiàn)臨近開關柜（同一母線）斷路器跳閘情況。隨后檢修人員對跳閘情況進行故障模擬，流程與內容包括：設計開關柜中的一次母排帶電，接地方式主要為繼電保護單元、傳感器、外殼接地與電纜屏蔽層連接，并且要對繼電保護單元主板進行更換處理，將磁環(huán)置于電纜及傳感器之上便可以進行模擬；檢修人員對接地情況進行檢查，如果效果不理想，可進行開關柜隔離開關（三工位）操作，次數(shù)不少于10次；此時工作人員可對這一過程中繼電保護發(fā)生的變化情況進行準確記錄，重點對零序及速斷保護動作次數(shù)、波形變化進行記錄，可對接地方式的構成部分進行強化處理并繼續(xù)操作隔離開關（三工位），次數(shù)同上；此時觀察這一過程的繼電保護裝置變化情況，一般沒有發(fā)生零序與速斷保護動作，可對傳感器電纜作以高頻信號屏蔽處理，并且操作隔離開關（三工位），次數(shù)同上；此時會出現(xiàn)保護動作，其中零序與速斷保護動作分別有1次，可對繼電保護裝置主機接地線進行加粗處理；此時操作隔離開關（三工位），操作10次，出現(xiàn)的保護動作次數(shù)共計3次，分別為零序與速斷保護動作；最后需要檢修人員監(jiān)測開關柜的繼電保護單元外殼接地情況，得出的結果為外殼接地效果理想[2]。

根據(jù)故障模擬測試結果對繼電保護裝置電磁干擾故障進行全面地分析，可以了解到本文所研究的變電所繼電保護裝置電磁干擾的干擾源主要為雷擊、中壓開關柜操作、步話機輻射等外部環(huán)境以及保護裝置生產工藝、開關柜內各元件設置位置等內部環(huán)境。其中電容耦合、電感為直接干擾源，故障原理為開關柜隔離開關操作時，會生成高頻電流，待經過母線時便會構建一個高壓電磁場，并會產生干擾電壓，此時接地效果不佳，高頻干擾信號會對繼電器保護裝置產生干擾作用，最終發(fā)生保護誤動作。

2.1.2 解決方案

解決繼電保護裝置電磁干擾故障問題的關鍵為提升接地有效性及應用防干擾手段，主要方法具體如下。檢修人員可以將繼電保護裝置、傳感器進行電纜連接，并將電纜兩端進行接地處理。該方法操作時需要注意提前對傳感器輸入線絕緣皮進行剪開、去除操作，長度控制為20 mm，待屏蔽層（銅）完全暴露出來后，可在輸入線上設置銅夾，以便夾住屏蔽層及將線路在開關柜內進行接地。因此，該處理方法是通過兩端接地處理，使得干擾信號被有效隔絕，避免對繼電保護裝置產生不良影響。同時，可以采用磁氧鐵安裝方法解決問題。檢修人員可以在繼電保護裝置與電纜線連接的區(qū)域進行磁氧鐵的放置，在開關柜隔離開關操作時，便可以通過磁氧鐵對設備運行情況進行保護校驗，可抑制電磁場信號的不良影響。此外，可以采用軟銅帶進行機電保護裝置機箱外殼、開關柜之間的接地處理。由于軟銅帶傳導長度大，高達400 mm，遠高于常規(guī)電線傳輸信號時的傳導長度（11.2 mm），因此可以提升接地處理效果，相關干擾信號也可以被有效屏蔽與消除[3]。

2.2 處理電磁干擾措施

本文研究的3所變電站在處理繼電保護裝置電磁干擾問題時，應用章節(jié)2.1.2的3種方法的處理結果好。如果該問題是由其他干擾源導致，還可以應用一次設備接地電阻降低、使用屏蔽電纜等方法進行問題處理。其中，前一種方法應用時，可以對電壓與電流互感器等一次設備接地電阻進行有效地降低處理，使得繼電保護裝置與干擾信號接觸時會生成暫態(tài)電壓差，從而可以借助接地網進行地電位差、干擾信號的降低；后一種方法應用時，可以應用具有屏蔽效果的屏蔽電纜進行繼電保護裝置二次回路電纜的安裝使用，并可以使用保護套對長度較長的電纜進行外部屏蔽保護，以增強電纜的屏蔽效果。具體應用屏蔽電纜時需注意，電纜屏蔽層的兩端均需要進行接地處理，應用多根軟導線（銅）進行接地網銅排的連接處理，要求軟導線使用截面面積在4 mm2及以上，以確保變電所繼電保護裝置能夠對雷擊導致的電磁干擾進行有效屏蔽處理[4]。此外，還可以采用軟件設置手段抗干擾。工作人員可以利用軟件進行多重指令下達，使得各個指令之間可以互相監(jiān)督，如果其中部分指令在傳遞期間受到電磁干擾而出現(xiàn)錯誤問題，此時其他未受干擾的正確指令會繼續(xù)發(fā)出指令，使得繼電保護裝置可以依據(jù)正確指令保護電力系統(tǒng)，不會出現(xiàn)誤動及拒動等異常動作情況。因此，當前應用于繼電保護電磁干擾處理的措施較多，要求電力企業(yè)檢修人員可以結合實際情況進行合理地選擇與應用，以獲取理想的電磁干擾排除與屏蔽效果。

3 結 論

變電所繼電保護電磁干擾問題對于電力系統(tǒng)的正常運行產生的影響非常大，如果不及時解決會導致人們的各項基于電能的活動難以開展。因此，電力企業(yè)檢修部門需要對變電所繼電保護裝置工作期間常發(fā)生的電磁干擾問題加強研究，掌握問題判斷方法與處理措施，以便在第一時間對干擾問題進行準確分析與判斷，明確處理方案，使問題得到及時處理。