電力系統(tǒng)中存在的干擾對繼電保護(hù)的影響

馬晨暉

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司超高壓分公司，江蘇 南京 211102）

1 繼電保護(hù)的基本原理

繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)中的重要組成部分，其作用是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，迅速切斷故障電路，保護(hù)設(shè)備和人員的安全。繼電保護(hù)的基本原理是根據(jù)電力系統(tǒng)中的電流、電壓、頻率等參數(shù)的變化來判斷系統(tǒng)是否存在故障，并通過控制開關(guān)或斷路器等裝置來切斷故障電路。繼電保護(hù)系統(tǒng)由多個組成部分組成，包括測量元件、判據(jù)元件、切斷元件和控制元件等。測量元件用于測量電流、電壓、頻率等參數(shù)的變化，通常包括電流互感器、電壓互感器、頻率測量裝置等。判據(jù)元件根據(jù)測量元件提供的參數(shù)信息進(jìn)行邏輯判斷，確定是否存在故障，常見的判據(jù)元件有過流保護(hù)、差動保護(hù)、距離保護(hù)等。切斷元件用于切斷故障電路，常見的切斷元件有斷路器、隔離開關(guān)等?？刂圃糜诳刂魄袛嘣牟僮?，常見的控制元件有繼電器、開關(guān)控制裝置等。

2 電力系統(tǒng)中的繼電保護(hù)技術(shù)的作用

2.1 在電網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)中的作用

作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，輸變電電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量直接影響著電力系統(tǒng)的整體運(yùn)行。在電網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)中，繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用可以從根本上降低電氣故障的發(fā)生可能性，保障輸變電電網(wǎng)的安全運(yùn)行。在具體的應(yīng)用過程中，相關(guān)工作人員需要了解繼電保護(hù)裝置在電網(wǎng)中的安裝要求，并根據(jù)相關(guān)規(guī)定科學(xué)選擇具有適中靈敏度、反應(yīng)速度和穩(wěn)定性的繼電保護(hù)裝置。同時，還需要對輸變電電網(wǎng)的自身情況進(jìn)行充分分析。根據(jù)電網(wǎng)所處區(qū)域的地理位置、氣候條件、電磁干擾等因素，確定繼電保護(hù)自動化技術(shù)的應(yīng)用方案，以全面提升繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用效果。繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用不僅可以及時檢測和切除故障，保護(hù)電力設(shè)備免受損壞，還可以提高電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。通過合理配置繼電保護(hù)裝置，可以實現(xiàn)對電網(wǎng)中各個部分的全面保護(hù)，及時發(fā)現(xiàn)并隔離故障，保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

2.2 在發(fā)電機(jī)機(jī)組中的作用

發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)中的重要組成部分，一旦發(fā)生故障，將對電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。其中，定子組閘間短路是發(fā)電機(jī)常見的故障類型之一，會導(dǎo)致短路位置的發(fā)電機(jī)組設(shè)備溫度升高，進(jìn)而影響內(nèi)部絕緣層的效果，最終導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組無法正常運(yùn)行。為了有效解決這一問題，技術(shù)人員需要在發(fā)電機(jī)相應(yīng)位置安裝保護(hù)閘間裝置，以避免短路問題的發(fā)生。在這個過程中，繼電保護(hù)裝置發(fā)揮著重要作用。當(dāng)繼電保護(hù)裝置接收到發(fā)電機(jī)單向接地電流超過預(yù)設(shè)目標(biāo)值時，能夠及時對故障進(jìn)行有效處理。除了定子組閘間短路，發(fā)電機(jī)還可能出現(xiàn)其他故障類型，如低負(fù)荷狀態(tài)下的絕緣擊穿故障。在這種情況下，繼電保護(hù)裝置可以切斷電源并發(fā)出警報信號，以控制發(fā)電機(jī)的損壞情況。繼電保護(hù)裝置在發(fā)電機(jī)機(jī)組中的應(yīng)用，不僅能夠及時檢測和切除故障，還能提高發(fā)電機(jī)的可靠性和安全性。通過合理配置繼電保護(hù)裝置，可以保護(hù)發(fā)電機(jī)免受損壞，延長其使用壽命，并確保發(fā)電機(jī)組的可靠運(yùn)行。

2.3 在變壓器中的作用

在變壓器保護(hù)中，繼電保護(hù)自動化技術(shù)的應(yīng)用主要可以從以下幾個方面入手：首先，接地保護(hù)。變壓器接地系統(tǒng)是重要的電氣設(shè)備，技術(shù)人員可以根據(jù)相關(guān)要求，實現(xiàn)對接地左右兩側(cè)的零序電流保護(hù)。對于沒有自接地系統(tǒng)的變壓器，可以采用零序電壓保護(hù)方式進(jìn)行相關(guān)處理。其次，瓦斯保護(hù)。變壓器的油箱設(shè)備尤為重要，一旦發(fā)生故障，絕緣材料可能在電弧作用下產(chǎn)生分解，導(dǎo)致大量氣體產(chǎn)生。如果未能及時處理這些氣體，可能引發(fā)嚴(yán)重的爆炸事故，對企業(yè)經(jīng)濟(jì)損失和工作人員的生命安全造成威脅，同時也影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。應(yīng)用繼電保護(hù)自動化技術(shù)在變壓器中，可以實現(xiàn)對油箱設(shè)備的自動保護(hù)，及時切斷電源，控制問題的影響。最后，短路保護(hù)。變壓器可能發(fā)生多種故障，其中短路故障是最常見且危害最大的一種，可能導(dǎo)致變壓器損壞等嚴(yán)重后果。在處理變壓器短路問題時，應(yīng)用繼電保護(hù)自動化技術(shù)可以有效解決相關(guān)問題，及時切斷變壓器電源系統(tǒng)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)存在的干擾因素

3.1 直流電源干擾

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)在運(yùn)行過程中會受到多種干擾因素的影響。其中一種干擾因素是直流電源干擾。在電力系統(tǒng)中，接地網(wǎng)的電阻通常較高。當(dāng)發(fā)生接地故障時，電流會進(jìn)入故障區(qū)域，導(dǎo)致接地網(wǎng)的電位高于土壤電位。經(jīng)深入分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電位達(dá)到10 kV/1 000 A 時，直流電路發(fā)生異常的可能性較大。一旦故障發(fā)生，電流將中斷。由于冷凝分布不均可能引起的電流中斷時間無法確定，這種不穩(wěn)定性直接影響到繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行。因此，電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行無法得到保障。繼電保護(hù)裝置需要應(yīng)對直流電源干擾帶來的挑戰(zhàn)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2 高頻干擾

高頻干擾是另一個影響電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的干擾因素。當(dāng)分離器的運(yùn)行速度過慢時，可能會產(chǎn)生電弧閃光。如果此時工作電壓較高，很容易引起高頻電流的產(chǎn)生。這將對繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重干擾，甚至可能導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置故障，無法有效維護(hù)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。這種故障可能導(dǎo)致電力系統(tǒng)的損壞甚至癱瘓。

3.3 環(huán)境干擾

環(huán)境干擾是一種無法完全消除的干擾因素，通常只能通過預(yù)防措施來盡可能減少其對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的影響。在我國部分地區(qū)，由于地理環(huán)境的復(fù)雜性，建設(shè)在這些區(qū)域的變電站經(jīng)常會受到強(qiáng)風(fēng)、雷暴等惡劣天氣的影響。此外，泥石流、塌陷等地質(zhì)災(zāi)害也會對變電站的運(yùn)行產(chǎn)生巨大的影響。在這種情況下，繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行勢必會受到影響。一旦失控，將直接導(dǎo)致電路運(yùn)行出現(xiàn)嚴(yán)重問題，甚至可能引發(fā)事故。

3.4 靜電放電干擾

靜電放電是另一個可能影響電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的干擾因素。在相對干燥的環(huán)境中，人們穿著的衣物會產(chǎn)生靜電。如果工作人員沒有穿戴專業(yè)的防靜電工作服，在接觸電子設(shè)備時可能會發(fā)生放電現(xiàn)象。當(dāng)放電強(qiáng)度過大時，會對繼電保護(hù)系統(tǒng)造成嚴(yán)重?fù)p害，影響其正常運(yùn)行，進(jìn)而對電力系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。

3.5 輻射干擾

輻射干擾是另一個不可忽視的影響電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的因素。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和智能電子產(chǎn)品的普及，輻射問題日益凸顯。盡管這些新技術(shù)和產(chǎn)品的出現(xiàn)和發(fā)展方便了人們的生活，但也帶來了輻射增加的問題。在電網(wǎng)智能化的建設(shè)中，引入了各種通信設(shè)備和傳感器，這些設(shè)備會產(chǎn)生電磁輻射。電磁輻射可能干擾繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行，導(dǎo)致誤動作或失靈，從而影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

4 干擾抑制和保護(hù)措施

4.1 地線和屏蔽

地線和屏蔽是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中常用的干擾抑制方法之一。良好的接地系統(tǒng)可以將外部干擾電流引導(dǎo)到地下，從而減少對繼電保護(hù)系統(tǒng)的影響。接地系統(tǒng)的設(shè)計和建設(shè)需要考慮地電阻、接地電阻和接地電位等因素，以確保良好的接地效果。在電力系統(tǒng)中，電磁輻射和無線電頻率干擾是常見的外部干擾源。通過適當(dāng)?shù)钠帘未胧梢杂行ё钃踹@些干擾信號的傳播。屏蔽材料通常采用導(dǎo)電材料，如金屬屏蔽罩或屏蔽殼，以將干擾信號引導(dǎo)到地下或遠(yuǎn)離繼電保護(hù)設(shè)備，從而保護(hù)其免受外部干擾的影響。地線和屏蔽的有效應(yīng)用可以大大降低繼電保護(hù)系統(tǒng)的誤動作率和誤報警率，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。此外，良好的地線和屏蔽設(shè)計還可以減少系統(tǒng)的互相干擾，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。需要注意的是，地線和屏蔽的設(shè)計和實施需要根據(jù)具體情況進(jìn)行，并遵循相關(guān)的安全規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。定期的檢查和維護(hù)也是確保地線和屏蔽系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。通過合理的地線和屏蔽措施，可以最大限度地減少外部干擾對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的影響，確保系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

4.2 濾波器和抑制器

濾波器和抑制器是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中常用的干擾抑制工具，它們的主要功能是消除電力系統(tǒng)中的電磁干擾和諧波，確保繼電保護(hù)設(shè)備能夠接收到準(zhǔn)確的信號。在電力系統(tǒng)中，存在各種頻率的干擾信號，包括高頻干擾和諧波。這些干擾信號可能來自電力設(shè)備的開關(guān)操作、電弧放電、電力電子設(shè)備等。濾波器的作用是通過選擇性地過濾掉特定頻率的干擾信號，使其不影響繼電保護(hù)設(shè)備的正常工作。濾波器通常由電容器、電感器和電阻器等元件組成，根據(jù)需要可以設(shè)計成低通濾波器、高通濾波器或帶通濾波器。抑制器則是通過采取抑制措施，減弱或消除電力系統(tǒng)中的干擾信號。它們可以采用各種技術(shù)，如電磁屏蔽、濾波、抑制電路等，以降低干擾信號的幅度和頻率，從而保護(hù)繼電保護(hù)設(shè)備免受干擾的影響。在選擇和安裝濾波器和抑制器時，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行優(yōu)化。這包括考慮干擾信號的頻率范圍、幅度和來源，以及繼電保護(hù)設(shè)備的特性和需求。濾波器和抑制器的正確選擇和布置可以最大程度地減少干擾信號對繼電保護(hù)設(shè)備的影響，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。濾波器和抑制器的性能和效果可能會隨著時間的推移而下降，因此定期的檢查和維護(hù)也是確保其正常工作的重要環(huán)節(jié)。通過合適的濾波器和抑制器的應(yīng)用，可以有效消除電力系統(tǒng)中的干擾信號，確保繼電保護(hù)設(shè)備的準(zhǔn)確運(yùn)行。

4.3 合適的設(shè)備維護(hù)和檢修

合適的設(shè)備維護(hù)和檢修對于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的可靠性和穩(wěn)定性至關(guān)重要，通過定期的檢查和維護(hù)，可以減少干擾因素對繼電保護(hù)設(shè)備的影響，并確保其正常運(yùn)行。設(shè)備維護(hù)包括對繼電保護(hù)設(shè)備的定期檢查、清潔和維修。定期檢查可以幫助發(fā)現(xiàn)潛在的故障和問題，及時采取措施修復(fù)，以防止設(shè)備故障引發(fā)系統(tǒng)故障。檢查的內(nèi)容包括設(shè)備的外觀、接線、連接器、指示燈等，以確保其正常工作。此外，還應(yīng)檢查設(shè)備的電源和電池供電系統(tǒng)，以確保其可靠性和穩(wěn)定性。設(shè)備的清潔也是維護(hù)的重要環(huán)節(jié)。保持設(shè)備的清潔可以防止灰塵、污垢和雜質(zhì)的積聚，減少設(shè)備故障的可能性。定期清潔設(shè)備的表面、通風(fēng)孔和散熱器，可以確保設(shè)備的正常散熱，提高其抗干擾能力。良好的通風(fēng)也是設(shè)備維護(hù)中的重要方面。保持設(shè)備周圍的通風(fēng)暢通，可以有效降低設(shè)備溫度，提高其工作效率和穩(wěn)定性。此外，及時更換老化的風(fēng)扇和散熱器，也是保持設(shè)備通風(fēng)良好的關(guān)鍵。維護(hù)和檢修的頻率應(yīng)根據(jù)設(shè)備的使用情況和制造商的建議進(jìn)行確定。對于關(guān)鍵設(shè)備，建議進(jìn)行定期的預(yù)防性維護(hù)，以確保其可靠性和穩(wěn)定性。此外，還應(yīng)建立完善的維護(hù)記錄和維護(hù)計劃，以便及時跟蹤設(shè)備的維護(hù)情況和故障歷史。

4.4 保護(hù)裝置的可靠性測試

保護(hù)裝置的可靠性測試是確保其正常工作的關(guān)鍵步驟。定期進(jìn)行這些測試有助于及時發(fā)現(xiàn)潛在的問題和故障，并采取必要的措施進(jìn)行修復(fù)。此外，可靠性測試還能驗證保護(hù)裝置的工作性能，并確保其對各種干擾具備足夠的抵抗能力。保護(hù)裝置的可靠性測試通常包括多個方面的考慮。首先，需要對保護(hù)裝置進(jìn)行功能測試，以確保其按照設(shè)計要求正常運(yùn)行。這些測試可以模擬不同的故障情況，例如短路、過載或地故障，以驗證保護(hù)裝置是否能夠準(zhǔn)確地檢測和響應(yīng)這些故障。其次，可靠性測試還包括對保護(hù)裝置的穩(wěn)定性和抗干擾能力的評估。在這方面，可以通過模擬各種電磁干擾、電壓波動和頻率偏移等情況，來檢驗保護(hù)裝置是否能夠正常工作，并保持其穩(wěn)定性。這些測試有助于確保保護(hù)裝置在復(fù)雜的電力系統(tǒng)環(huán)境中能夠可靠地運(yùn)行。另外，可靠性測試還需要對保護(hù)裝置的響應(yīng)時間進(jìn)行評估。在故障發(fā)生時，保護(hù)裝置需要能夠迅速檢測到并采取相應(yīng)的措施，以最大程度地減少電力系統(tǒng)的損失。因此，通過測試保護(hù)裝置的響應(yīng)時間，可以評估其對緊急情況的應(yīng)對能力。

5 結(jié)束語

綜上所述，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)面臨著各種干擾因素。這些因素包括電力系統(tǒng)的復(fù)雜性、外界環(huán)境的變化、設(shè)備故障以及人為操作等。干擾因素的存在給繼電保護(hù)的可靠性和穩(wěn)定性帶來了挑戰(zhàn)，需要不斷改進(jìn)和完善保護(hù)裝置的設(shè)計和運(yùn)行策略。只有通過深入研究和持續(xù)創(chuàng)新，才能更好地解決干擾問題，提高電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的性能，確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。