电力继电保护抗干扰的有效策略研究

发表时间:2021/5/7   来源:《基层建设》2020年第34期   作者:徐子林
[导读] 摘要:变电站自动化系统的发展,目前成为应用最广泛的系统,继电保护设备随之得到不断的创新和发展,不过干扰问题依然是影响继电保护装置出现问题的主要因素,引发继电保护装置发生不正确动作、监控系统无法正常运行等问题,因此需要采取有效的手段解决自动化设备的抗干扰问题。
        南方电网调峰调频发电有限公司西部检修试验分公司  兴义市  562400
        摘要:变电站自动化系统的发展,目前成为应用最广泛的系统,继电保护设备随之得到不断的创新和发展,不过干扰问题依然是影响继电保护装置出现问题的主要因素,引发继电保护装置发生不正确动作、监控系统无法正常运行等问题,因此需要采取有效的手段解决自动化设备的抗干扰问题。
        关键词:电力继电保护;抗干扰;有效对策
        电力企业在社会进步和发展中占据重要的地位,同时也是经济发展的重要支持。电力企业的系统结构中,继电保护装置是其中重要组成部分之一,继电保护装置不仅具有保护能源安全、有效传输的效果,还能及时的针对电力系统中存在的问题进行排除和处理,不过由于继电保护装置受到的影响因素较多,因此在实际运行中也存在很多的问题,需要采取更加合理、有效的对策进行解决,选择合适、有效的抗感染方法,才能促进继电保护装置的作用发挥到最大化。
        一、关于继电保护系统干扰的影响因素
        电力系统继电保护装置在运行中极易受到外界因素的干扰,这些外界因素都会对继电保护装置造成极大的损害,若未能及时排除这些外界干扰因素,则会直接对电力系统的稳定、安全运行造成影响。针对干扰源寻找其发生的原因,制定解决方案从而保证电力系统稳定运行。
        (一)接地故障的干扰
        变电站中经常会出现电流多相或单相接地的情况,这些引发故障的电流有非常独特的特点,通过变压器的中性点,故障电流会采取这种方式进入到电网中,然后通过架空的地线以及地层进入到故障部位。在此基础上,变电站的地网会大量涌入故障电流,则会出现差异较大的地电位差,这种电位差也称为“50Hz•T•频干扰”,如果电力系统出现了接地故障,则会对继电保护装置造成影响,严重的会影响高频保护装置的运行。
        (二)雷电干扰故障因素
        电力系统中的继电保护装置,雷电是最重要的影响因素,特别是在雷雨频发的季节,则会对变电站造成损害。若户外的电线构架或线路受到雷击的损害,大量雷击电流则会传输到地网中,由于地网存在原生电阻,因此则会引发暂态电流的发生。暂态电流是由于二次电缆屏蔽层的不同接点接地引发的电流。这种暂态电流会绕开屏蔽层,从而在二次电缆中出现了影响力不大的干扰电流,干扰电流也会通过设备进入到二次回路[1]。
        (三)电感耦合故障因素
        操控隔离开关的时候则会出现电感耦合干扰的情况,因此也会形成雷电电流和高频电流,这些电流通过高压母线从而导致其四周产生了极大的电磁磁场,这些磁场中一部分会包揽电缆,从而对其造成干扰且形成电压,这些干扰电压形成后会通过线路传输到继电保护装置的设备端。母线上的高频电流是通过接地电容接入到地网中,从而会导致形成电位差。
        (四)断路器操作故障分析
        电力系统的继电保护装置中,若电感线圈切断后会引发直流控制回路中出现了干扰电波,产生的电波为宽频电波,磁场频率在50MHz左右。同时,在应用计算机、电话等现代化设备的时候,会引发出现不同频率的磁干扰,则对继电保护装置的稳定运行造成影响。
        二、电力系统继电保护装置的抗干扰对策分析
        (一)抗电源干扰的对策
        电力系统继电保护装置在运行中,电源干扰的因素需要从根本上进行解决,也只有这样才能真正减少继电保护装置受到影响的几率。要从根本上解决,一般需要从以下几点着手:第一,设置电源滤波器,消除传导中出现的电磁干扰以及磁场。第二,增加机箱达到屏蔽的效果。通常情况下,继电保护装置内部的电源线会受到一定的影响,机箱屏蔽的效果在一定程度上能够降低电源线引发的干扰。同时,在选择滤波器的时候,必须要选择能够屏蔽接地的滤波器,同时还能减少电源线连接到机箱的距离。第三,选择具有综合功能的开关电源。

目前在市场上流通的电源开关是输出波纹噪声小、抗干扰能力强的KTD开关,具有极高的电力保护的效果。
        (二)重视现场保护的设计和安装工作
        要重视对变电站等电位接地网的构建,按照变电站所处位置、设备实际情况等因素,安装与变电站主地网关系密切的二等次电位网,电缆以及继电保护装置的屏蔽层都需要连接在等电位接地网中。加强保护屏接地工作,通过有效、科学的屏蔽检测后且结果合格才能将箱体应用到建设中,保证屏体接地的可靠性。同时,还要定期保护好屏底部的油漆、铁锈的情况,保护好屏底部槽钢连接位置。电缆施工期间,需要特别关注高低压电缆的分电缆沟操作情况,排除高压电缆对低压电缆的影响,需要注意低压动力电缆芯与二次电缆线芯不可引入到一个线槽中。在施工和设计的过程中,装置弱电必须遵循保持在保护室的工作原则,以免受到电磁信号的干扰[2]。
        (三)需要加强装置硬件抗干扰的能力
        继电保护装置、安全自动装置等都需要采取抗干扰能力符合国家规定的产品,同时还要设计抗干扰的措施,抗干扰能力不达标的设备不可投入使用。就比如说,光耦开入的动作电压需要控制在额定直流电源电压的55%~70%之间,与跳闸有关的回路需要采取的动作电压需要控制在额定直流电源电压的55%~70%之间,动作功率要在5W以上,保住装置本体的隔离变压器的一二次线圈都需要实施屏蔽层的设置。通过先进数据采集系统的应用,将数字系统与模拟系统隔离开,可有效提高继电保护装置的抗干扰效果。
        (四)加强二次系统风雷接地的抗干扰对策
        电力系统在设计的时候,一定要重视放射系统的设计,防雷工作是电力保护需要高度重视的工作,只有做好防雷工作才能从根本上提高抗干扰能力。为了做好防雷工作,要先做好变电站二次系统的防雷措施,积极做好电力系统整体的规划和设计,才能发挥隔离、屏蔽、接地等功能。
        (五)加强继电保护装置与通讯设备的管理
        随着时代的进步,继电保护壮装置也开始向智能化发展,继电保护装置与通讯设备联系密切,通讯设备产生的干扰信号、误信号等都是需要高度重视的问题。继电保护装置不可与通讯设备共屏安装,继电保护装置和通讯设备利用数字接口的时候尽可能避免采取电连接的手段,两者选择接口时,接口的回路电压要高于110V,从而有利于提高其抗干扰的能力[3]。
        (六)设计专用供电线路或安装隔离变压器
        第一,需要对供电线路进行有效设置,从而获得更好的抗干扰效果。设置了专用的供电线路后,设备之间的干扰影响也会随之减少,保证三相交流电趋于稳定。第二,安装隔离变压器。其核心作用就是将具有危险性的电压隔离开,隔离变压器多用于人们的日常生活中,能够处理地线环路导致的设备之间的干扰问题。隔离变压器一般分为两种:一种是普通隔离变压器,这种器件不需要在初级和次级之间设置屏蔽层,一定程度具有抑制共模的效果,不过受到绕组间寄生电容的影响因此会导致对共模抗干扰能力的能力有所降低。另一种为带有屏蔽层的隔离变压器。这一变压器要将屏蔽层设置在初级和次级之间,屏蔽层不会对变压器的传输能量造成影响,但是也会对绕组间的耦合电容造成影响,因此对这一类变压器,屏蔽层的接地是关键环节。
        三、小结
        要维持电力系统的稳定和安全,就要加强和提高电力保护系统抗干扰的能力,促进继电保护装置的稳定、安全运行。实际生活中,对电力系统的继电保护装置造成干扰的因素有很多种,设计人员需要根据实际情况制定有效的对策,还要在传统继电保护系统上进行不断的创新与改革,优化保护技术,从而提高继电保护装置的稳定性和抗干扰水平等。
        参考文献:
        [1]李漫漫,王晓燕.浅谈电力继电保护抗干扰措施与方法[J].百科论坛电子杂志,2019,(9):497.
        [2]孙浩然.浅谈电力继电保护抗干扰措施与方法[J].建筑工程技术与设计,2018,(25):3548.
        [3]林少森,黄峻.电力系统中继电保护装置抗干扰措施分析[J].建筑工程技术与设计,2017,(19):3141-3141.
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