變電站繼電保護(hù)電磁干擾問題分析

唐榛榛 代家羅

摘要：在變電站的電力系統(tǒng)中，配置二次系統(tǒng)，既能提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的水平，還能為用戶提供優(yōu)質(zhì)的電力能源。但是二次系統(tǒng)會受到電磁的干擾，電力企業(yè)應(yīng)建立完善的繼電保護(hù)系統(tǒng)，降低電磁干擾對變電站的影響。本文圍繞變電站繼電保護(hù)電磁干擾問題展開討論，分析電磁干擾的擾亂原因，針對存在的原因?qū)嵤┛垢蓴_措施。

關(guān)鍵詞：變電站;繼電保護(hù);電磁干擾;

引言：

變電站二次系統(tǒng)已經(jīng)成為電力系統(tǒng)的核心，提高二次系統(tǒng)的運行效率和質(zhì)量，可以穩(wěn)定電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)。二次系統(tǒng)運行過程中會受到電磁干擾的影響，電磁干擾來源，主要分為內(nèi)部干擾源和外部干擾源。此外電磁干擾的耦合渠道，包括直接耦合、電耦合、磁耦合以及輻射耦合，不同的耦合渠道以及干擾源，需要電力企業(yè)進(jìn)行深入的分析，通過分析找到解決方法，即便實施有效的措施提高繼電保護(hù)抗干擾能力。

1.變電站繼電保護(hù)裝置的電磁干擾源

1.1內(nèi)部干擾源

繼電保護(hù)裝置受到內(nèi)部干擾后，會影響到繼電裝置以及系統(tǒng)的運行狀態(tài)。由于電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，多種電氣元件在運行中，會形成電磁干擾。電力系統(tǒng)在運行過程中，受到內(nèi)部電磁干擾后，不僅影響到電感和電容匹配度，還會產(chǎn)生不同的信號，在不同信號感應(yīng)作用下，電力系統(tǒng)長距離傳輸電力資源過程中，在不同的接地點產(chǎn)生電位差，電位差會不斷發(fā)射出現(xiàn)的電磁波。

1.2外部干擾源

外部干擾源主要來源雷擊，或者開關(guān)操作等，電力系統(tǒng)受到外界因素的影響，電路中的直流電源會不斷的中斷、恢復(fù)，在上述狀態(tài)下電力系統(tǒng)周圍會產(chǎn)生磁場和電場，并且產(chǎn)生的信號作為電磁干擾到繼電裝置的正常運行。

2.電磁干擾對繼電保護(hù)裝置的影響

目前許多電力系統(tǒng)廣泛應(yīng)用微機(jī)型繼電保護(hù)裝置，相比于傳統(tǒng)的保護(hù)裝置，微機(jī)型保護(hù)裝置不僅安裝簡便，維護(hù)成本較低，還具有較高的可靠性和安全性等優(yōu)勢。但是將微機(jī)型繼電保護(hù)裝置使用在復(fù)雜的環(huán)境中，自然環(huán)境極易干擾到微機(jī)型保護(hù)裝置，產(chǎn)生的電磁干擾影響到微機(jī)型保護(hù)裝置正常的運行。微機(jī)型保護(hù)裝置運行過程中，會與電力系統(tǒng)構(gòu)建成模擬電路，而在自然環(huán)境的干擾下，電路極易發(fā)生翻轉(zhuǎn)情況，若發(fā)生誤翻轉(zhuǎn)情況，產(chǎn)生的電磁干擾會導(dǎo)致電路中的數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤，或者將正確數(shù)據(jù)傳輸?shù)藉e誤的地址。在對微機(jī)型繼電保護(hù)裝置受到的電磁干擾進(jìn)行研究，其產(chǎn)生的影響體現(xiàn)在三個方面，一是計算錯誤、二是程序運行錯誤、三是元件損壞。

3.電磁干擾的耦合渠道

3.1直接耦合

繼電保護(hù)裝置受到電磁干擾后，會出現(xiàn)直接耦合情況。在兩個電流回路內(nèi)，在電流的作用下會產(chǎn)生共同阻抗，此時阻抗會在電路內(nèi)形成直接耦合。由于兩個電流回路共同經(jīng)過阻抗，形成直接耦合，在兩個回路內(nèi)，一個電路中的電壓會不斷下降，另一個電路會產(chǎn)生疊加信號，受到共同阻抗的作用，成為電磁干擾的耦合渠道。

3.2電耦合

由于兩個電路在不同電位作用下，產(chǎn)生的回路會形成電耦合。在220V電路中，該電路與另一個回路引線會形成電場，在電場的作用下，兩個回路產(chǎn)生不同的電容，設(shè)定電容為C1和C2。兩個回路產(chǎn)生的電容，會使電路內(nèi)的電壓轉(zhuǎn)變?yōu)楣ゎl電壓，而工頻電壓會使原有穩(wěn)定的電流出現(xiàn)波動，進(jìn)而產(chǎn)生耦合阻抗。

3.3磁耦合

兩個或兩個以上的電路，在通電狀態(tài)下，其中一個電路內(nèi)的電流會產(chǎn)生磁感應(yīng)耦合。磁耦合是其中一個電路產(chǎn)生的磁場，會干擾到另一個電路，并在形成的回路中形成感性耦合。在磁耦合和感性耦合的雙重作用下，最終作為電磁干擾源影響到電流回路。許多電路產(chǎn)生磁耦合，一方面是由于未能設(shè)置合理的二次回路，另一方面一個回路中使用的電纜，該電纜線芯與相鄰的線芯間存在較大的距離，在距離的作用下形成具有差值的干擾電壓。

3.4輻射耦合

在架空的輸電線路運行過程中，有大量電流通過線路，并且大功率電子設(shè)備在運行時，設(shè)備功率與電流共同作用，產(chǎn)生電磁波輻射，該輻射稱為輻射耦合，輻射耦合會影響到周圍的電子設(shè)備正常的運行。

4.變電站抗干擾措施

4.1電磁場的屏蔽

在變電站中的二次系統(tǒng)運行過程中，配置微機(jī)型繼電保護(hù)裝置，實施電磁場屏蔽保護(hù)措施，主要分為兩個方面：一，限制內(nèi)部輻射干擾到特定區(qū)域中的電力系統(tǒng)正常運行;二，形成屏蔽區(qū)域，防止外部電磁干擾進(jìn)入到指定區(qū)域?；凇峨娏ο到y(tǒng)繼電保護(hù)及安全自動裝置反事故措施要點》中的相關(guān)要求，若采用集成電路，并且在電路內(nèi)配置微機(jī)型繼電保護(hù)裝置，應(yīng)建立柜式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以保護(hù)電路和微機(jī)型繼電保護(hù)裝置，同時還能借助接地系統(tǒng)，提高電路和微機(jī)型繼電保護(hù)裝置的安全性和穩(wěn)定性。

4.2繼電保護(hù)室及控制室的屏蔽

二次系統(tǒng)正常運行，需要使電力設(shè)備保持在安全穩(wěn)定的運行狀態(tài)，通過對繼電保護(hù)室及控制室施加屏蔽措施，不僅提高繼電保護(hù)室和控制室的抗干擾能力，還能避免電路中形成阻抗，尤其是避免形成接地阻抗，有助于電路中通過大量的高頻電流時，可以防止電路的靜態(tài)電位不斷升高，使電位差保持在恒定狀態(tài)。此外在變電站設(shè)計和建設(shè)期間，為屏蔽繼電保護(hù)室和控制室受到的電磁干擾，需要在二次系統(tǒng)中配置科學(xué)合理的繼電保護(hù)設(shè)備，以便提高繼電保護(hù)裝置安全運行能力。

繼電保護(hù)室和控制室實施屏蔽措施，通常分為兩個方面：首先，在電力系統(tǒng)中配置鋼筋，通過焊接形成鋼結(jié)構(gòu)，可以提高屏蔽水平，通常情況下屏蔽效果在原有的基礎(chǔ)上，可以提升20dB;其次，在控制室內(nèi)加裝一個夾層，利用夾層的空間裝入一定數(shù)量的金屬物質(zhì)，通過金屬物質(zhì)形成屏蔽層。

通常情況下，自然環(huán)境下的電力系統(tǒng)，由于受到雷擊的影響，需要提高二次設(shè)備的防護(hù)能力，在控制室的頂部或者四周，在指定位置配置避雷針，并且將避雷針和周圍的導(dǎo)體連接，形成有效的屏蔽結(jié)構(gòu)。在屏蔽結(jié)構(gòu)中使用的金屬物質(zhì)，應(yīng)與地網(wǎng)中的鋼筋混凝土固定，固定連接后會形成網(wǎng)絡(luò)法拉第籠。

4.3網(wǎng)控室及變電站等電位面的構(gòu)建

使用微機(jī)型繼電保護(hù)裝置配置在網(wǎng)控室內(nèi)，或者配置在變電站等電位面中，可以提高網(wǎng)絡(luò)的通信能力，但是應(yīng)在同一電位面內(nèi)，連接中央計算機(jī)、微機(jī)型繼電保護(hù)裝置以及控制裝置等。在連接上述裝置過程中，應(yīng)使用100mm2的銅排，將銅排組成整體，最終與大地相連。

在電纜溝上層構(gòu)建磁干擾屏蔽裝置，需要借助電纜溝構(gòu)建并聯(lián)接地網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)配置低壓電纜，電纜與控制室地網(wǎng)相連后，形成屏蔽網(wǎng)絡(luò)。

4.4合理控制繼電保護(hù)室的建設(shè)

電力系統(tǒng)中配置繼電保護(hù)裝置，建立合理控制繼電保護(hù)室，需要電力企業(yè)做好以下工作，保證屏蔽作用充分的發(fā)揮出來：首先，控制干擾源的誘因，并且盡力消除接地產(chǎn)生的阻抗，從而有效控制電磁產(chǎn)生的干擾。此外將變電站內(nèi)產(chǎn)生的電位差控制在合理的范圍內(nèi)，最大程度降低干擾因素對繼電保護(hù)裝置的影響;其次，在建設(shè)二次系統(tǒng)過程中，電力企業(yè)應(yīng)使用高質(zhì)量的電氣元件，同時運用創(chuàng)新生產(chǎn)方法，使電力資源得到有效的配置，提高資源的利用效率;第三，在控制室和繼電保護(hù)室建立屏蔽體系，對產(chǎn)生的電磁干擾源進(jìn)行分析，充分利用現(xiàn)有的資源，實現(xiàn)電磁場有效屏蔽的目的，一方面在繼電保護(hù)裝置內(nèi)配置敷設(shè)電磁能設(shè)備，另一方面利用保護(hù)裝置，在電力系統(tǒng)周圍形成隔離體系，最大程度減少外來輻射對繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生的電磁干擾，使繼電保護(hù)裝置正常的運行，提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行能力。

結(jié)語：

綜上所述，在變電站繼電保護(hù)裝置運行過程中，會受到電磁干擾的影響，導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置無法發(fā)揮保護(hù)作用。為降低繼電保護(hù)裝置受到的電磁干擾，需要構(gòu)建網(wǎng)控室及變電站等電位面、合理建設(shè)控制繼電保護(hù)室等，上述措施可以避免電路產(chǎn)生的耦合對繼電保護(hù)裝置的影響，使繼電保護(hù)裝置充分發(fā)揮保護(hù)作用，將二次系統(tǒng)保持在最佳的運行狀態(tài)，有助于電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行，為更多的用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的電力資源。

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