高压变电站继电保护抗干扰技术

发表时间:2021/4/28   来源:《中国电业》2021年1月3期   作者:达洛
[导读] 随着人们的生产生活对电能的依赖程度逐渐加大,用户对电网运行的稳定性以及供电的可靠性提出了更高的要求,确保电网安全、有效的运行已经成为电网工作人员的首要任务。
        达洛
        国网青海省电力公司果洛供电公司
        【摘要】随着人们的生产生活对电能的依赖程度逐渐加大,用户对电网运行的稳定性以及供电的可靠性提出了更高的要求,确保电网安全、有效的运行已经成为电网工作人员的首要任务。高压变电站中安装的继电保护装置能够自动完成故障点及故障类型的检测,并及时切除故障原件,有效的降低了大范围停电的概率。
        【关键词】变电站;高压;继电保护;抗干扰
        在变电站的实际运行过程中,交变磁场会对变电站内的一、二次设备产生较大的影响,造成较为严重的设备故障,给电网运行带来经济效益及社会效益的损失。高压变电站中的继电保护装置是变电站稳定运行的核心保障设备,能够有效保障电网的稳定运行。但非正常的电磁环境以及超出正常幅值的电压都会干扰继电保护装置的正常工作,进而给变电站的稳定运行造成威胁。因此,应采取有效的技术手段提升继电保护装置的抗干扰能力。
1关于继电保护
        1.1继电保护的概念
        继电保护是通过检测电力系统中发生的异常情况或是故障,从而发出报警信号,或是将故障进行切除或隔离。由于这一过程中会使用一些有触点的继电器对电力系统或相关元件(如发电机、变压器及输电线路等)进行保护,从而避免其被损坏,因此称为继电保护。继电保护装置一般是由测量元件、逻辑环节以及执行输出等三个部分组成,且其在技术上应满足选择性、速动性、灵敏性及可靠性,从而更好的实现继电保护功能。
        1.2继电保护的重要性
        在电力系统的运行中会有很多不同的变电站,变电站之间相互连接,从而形成一个庞大的电网系统。如果其中一个线路接地或者变压器出现故障,会给整个电力系统的稳定运行带来严重影响,甚至会导致大范围供电问题或者造成人身财产的损失。而使用继电保护装置可以有效避免这一问题的产生,将影响的范围降到最低,从而保证电力系统的稳定运行。
        1.3继电保护的基本原理
        继电保护装置的功能一般要根据电力系统发生故障前后的电气物理量的变化来通过相应的原理实现。在实际的电力系统运行过程中,电力系统发生故障后,其前后电气物理量的变化有———电流增大、电压降低、测量阻抗发生变化以及电流和电压之间的相位角发生改变等。根据这些变化,继电保护装置会构成各种原理的继电保护,如母线继电保护、变压器继电保护、发电机继电保护等。
2 高压变电站继电保护干扰来源
        2.1雷电产生的电磁干扰
        由于高压变电站正常运行时会产生较大的电荷量,所以其自身的电磁场强度较高,在雷雨天气频发的季节,雷击电流下泄进入高压变电站的供电网络,会对变电站的二次设备产生磁通干扰,破坏高压变电站继电保护,使变电站的正常运行的功能性和安全性受到影响。
        2.2变电站高压设备间电感耦合产生的干扰
        当安装在高压变电站的隔离开关之间产生电感耦合电流时,电流经由变电设备流向高压供电主线,会在主线周围产生较强的磁场,致使处在磁场范围内的变电站二次设备发生电磁感应,进一步生成回路电压,对变电站的保护装置产生较大的干扰,影响变电站内的二次设备正常运行[1]。
        2.3断路器故障产生的干扰
        在高压变电站的正常运行过程中,当直流控制回路发生故障时,电磁感应线圈会进行自动断開,而线圈断开瞬间会产生一定强度的电磁波,该电磁波会直接对继电保护设备产生干扰,影响变电站内设备的正常工作。

在这种情况下,现场的操作人员使用移动设备时,移动设备受到变电站内电磁波的干扰会不断增加自身功率,进一步造成电磁波干扰增强的恶性循环,降低了变电站运行的稳定性。
        2.4设备接地故障产生的干扰
        在实际的高压变电站运行过程中,由于电路连接过于复杂,导致经常会发生设备多项接地故障或设备单项接地故障。当发生接地故障时,变压器的中性点会流经故障电流,并在架空地线、故障点、中性点之间形成更大的电流,致使变电站地网中出现电势差,进而产生工频干扰,影响继电保护装置正常工作[2]。
        3高压变电站继电保护抗干扰措施
为有效保障高压变电站内自动控制装置与继电保护装置的稳定、安全运行,电网公司应加强变电站设计、建设、运行过程中的抗干扰技术应用,从根源出发,提升变电站中二次设备自身的抗干扰能力。
        3.1合理控制继电保护室的建设
        电力系统继电保护装置抗电磁干扰建设中,继电保护室和控制室的建设对于提升抗电磁干扰能力具有重大影响。因此,电力工作者应具体把控三方面内容。第一,进行一次干扰源的规范控制,降低接地阻抗,实现电磁干扰水平的有效控制;接地网络建设中,合理控制暂态电位升,降低变电站内地电位差,有效管理二次回路和设备干扰因素。第二,进行二次设备的质量建设,如合理应用电气元件材料、实现变电站布局优化及创新电力资源生产方式等,有效提升变电站二次设备的抗干扰能力,承担传递到设备上的干扰信号。第三,实现继电保护室和控制室的屏蔽。一方面,建设人员应进行保护室房体结构加强筋和钢结构的焊接联通,增强屏蔽效果;另一方面,设置控制室地板夹层,实现连续金属的有效拼比。此外,为增强保护能力,人们在控制室设置了避雷针,确保其通过多根周边导体与地网相连。同时,系统连接金属结构与钢筋混凝土的加强筋,有效建立网络法拉第笼,提升变电站继电保护装置的抗干扰能力。
        3.2设置电位面继电保护装置
        我国高压发电站中的继电保护设备都是在一个控制室中进行工作的,工作管理人员为了能进一步对控制室的继电保护设备进行保护管理,通过利用计算机网络技术在电位面上储存设备可能在工作中出现的问题,以及针对实际状况对继电设备做出的保护措施。而这个电位面能与继电设备的网络相互联系在一起,确保电位面能实时的观察到继电设备控制室发生的电位变化。而且在发电站内部使用电位面能在防止其他电网对发电站网络的入侵,能有效的检测继电保护设备的工作状况。除此之外,高压发电站还需要将电位面与相对于的地线连接在一起,最终在发电站内部形成一个全面的电位面网络,保护继电设备不受到其他因素的影响。
        3.3电磁屏蔽
        屏蔽技术是抑制电子线路噪声的重要技术之一,并具有良好的应用效果,屏蔽技术对于磁耦合、电耦合和电磁耦合产生的干扰对象具有较好的抑制效果。电磁屏蔽,主要是利用低电阻的金属屏蔽材料内流过的电流来防止频率较高的磁通干扰,具体应用即是通过调整电子设备的仪器和仪表的线路布置,来解决噪音干扰问题。
        4结束语
        变电站继电保护装置抗干扰控制是确保电力系统运行稳定、提升电力系统应用质量的有效措施。电力工作人员只有充分认识干扰对变电站二次设备的影响,在分析干扰来源的基础上进行较高质量的技术防治,才能提升变电站继电保护装置抗干扰能力、变电站二次系统运行质量以及人们的生活质量。
        参考文献
        [1]廖红星,徐华勒.浅谈电力自动化抗干扰技术的应用[J].科技视界,2018(16):68-69.
        [2]王国栋.电力变压器有源噪声控制系统抗干扰技术研究[D].武汉大学,2017.
        [3]朱伟铭.抗干扰技术在电力自动化中的研究[J].电子测试,2017(08):108-109.
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