浅谈变电站继电保护装置抗电磁干扰问题

2016-07-25马晓卉沈阳电业局电气安装公司辽宁沈阳110026

中国新技术新产品 2016年11期

刘峰杨超马晓卉（沈阳电业局电气安装公司，辽宁沈阳 110026）

浅谈变电站继电保护装置抗电磁干扰问题

刘峰杨超马晓卉
（沈阳电业局电气安装公司，辽宁沈阳 110026）

摘要：变电站二次系统是电力系统的神经中枢，二次回路的安全与否关系到电力系统是否安全地运行，探讨二次回路抗干扰问题的目的是为了保障电力系统安全运行。本文论述了电磁干扰的来源，对继电保护装置的影响和耦合的渠道，针对各种干扰源分析了原理及抑制措施。

关键词：变电站；继电保护；电磁干扰；抑制措施

1 变电站继电保护装置的电磁干扰源

变电站继电保护装置的电磁干扰源包括内部干扰和外部干扰。

内部干扰是由系统结构、元件布局和生产工艺等决定，主要有杂散电感和电容的结合引起的不同信号感应、长距离传输造成电磁波的反射、多点接地造成的电位差干扰、寄生振荡和尖峰信号引起的干扰等。

外部干扰是由使用条件和外部环境因素所决定的，主要有其他物体和设备辐射的电磁波产生的强电场或强磁场，如直流电源的中断与恢复、步话机辐射、雷击、隔离开关操作、中压开关柜操作等。

2 电磁干扰对继电保护装置的影响

微机型继电保护装置与常规保护相比具有结构先进、安装简单、维护方便以及保护可靠等优点。但是如果运行环境差，抗干扰措施不当，则很容易受到外界环境的干扰，组成其自动控制系统的模拟电路在干扰作用下往往使开关电路误翻转，数字电路受干扰作用往往造成数据或地址传送错误。干扰对微机保护装置的影响主要是造成计算或逻辑错误、程序运行错误和元件损坏三个方面。

3 电磁干扰的耦合渠道

变电站中，电磁干扰的耦合渠道如图1所示。

图1电磁干扰的耦合渠道

图2两个电流回路经共同阻抗Z的直接电耦合

3.1 直接耦合

直接耦合或金属性耦合是经常出现的，如果两个电流回路具有共同的阻抗Z（可以是简单的一段导线，一个耦合阻抗或一个两端网络），就会产生直接耦合。如图2所示，回路I（干扰者）中的电流在共有阻抗Z中产生一个电压降，叠加在回路Ⅱ（被干扰系统）的有用信号上。在这个简单的等值回路中，阻抗Z上引起的干扰可以是共用引线、共用地线等。显然，当两个回路的功率比相差不大时，回路Ⅱ的电流也在回路I中造成干扰。

图3电耦合例图

图4磁耦合例图

3.2 电耦合

处于不同电位的两个电流回路之间会发生电的或电容的耦合，如图3所示。图中，在220V的引线和回路Ⅱ的引线之间存在一个电场，其影响可以用图3 （b）的等值回路通过杂散电容C1和C2来描述。工频电压经杂散电容提供了交流电流（位移电流），再经共有的接地回到电源中性线内。经C1的电流在回路Ⅱ的发射机和接收机的ZS和ZE上产生电压降，此电压降作为干扰电压叠加在有用信号上。电路模型中的电耦合以电容器为耦合阻抗，称为电耦合。

3.3 磁耦合

在两个或多个环路之间，当一个回路有电流时，会对另一个回路发生磁感应的耦合，称为磁耦合。磁耦合是一个电路产生的磁场对另一回路产生的电感性耦合，它是由于干扰源与被干扰对象之间的互感所引起的，主要由干扰源的电流所决定。若二次回路的走线不合理，例如同一个回路中的一根导线利用了一根电缆中的一芯，而其回程导线却利用了另一根电缆的一芯时，由于这两根芯线间的距离很大，在它们之间将包围很大的磁通，从而会在同一回路的两根导线间产生很大的差模干扰电压。

3.4 辐射耦合

架空输电线辐射出电磁场、广播电视发射台、雷达等大功率电子设备以及高频感应加热设备、高频焊接等工业设备都可以通过电磁波辐射，干扰附近的电子设备，造成干扰信号。

4 变电站抗干扰措施

4.1 电磁场的屏蔽

对变电站二次设备而言，特别是微机型保护装置，采用屏蔽的目的有两个：一是限制内部的辐射电磁能越出某一区域；二是防止外来的辐射进入基本区域。根据《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》规定，集成电路及微机保护屏宜采用柜式结构，保护本身必须可靠接地。

4.2 继电保护室及控制室的屏蔽

为了使二次设备正常运行，一方面要求在一次干扰源上降低干扰水平，尽可能降低一次设备的接地阻抗，降低因注入高频电流产生的暂态电位升，并构成一个具有低阻抗的接地网，以尽可能降低变电站内的地电位差，从而降低对二次回路及设备的干扰；另一方面，在变电站的设计和建设中应采取相应措施，使得传到这些二次设备上的干扰水平降低到它们可以接受的水平。

继电保护室或控制室实现屏蔽主要措施有两条，一是将所有房体结构的加强筋和钢结构等全部焊接联通，这样可以取得20dB的屏蔽效果。二是对控制室包括地板在内装一夹层，实现连续的金属屏蔽。在施工过程中必须保证屏蔽金属板（网）间的相互联通。

上述两种措施的综合作用，可以取得的屏蔽效果约为60dB。

一般情况下，为了应对接近变电站的雷击，实现二次设备的防护，控制室上的避雷针必须用多根周边导体与地网相连。金属结构与钢筋混凝土的加强筋必须联通，上端与避雷针相连，下部与地网相连，以形成有效的网络法拉第笼。

4.3 网控室及变电站等电位面的构建

一般微机保护装置都集中在主控制室，为了实现可靠通信，必须将联网的中央计算机和各套微机保护及微机控制装置都置于同一等电位面上。构建方法是把所有保护和控制屏的100mm2铜排连成一体，一点接地。

电缆沟上层放置并联接地导线，等于在变电站相互连通的电缆沟上层形成一树枝状的并联接地网。它紧靠控制低压电缆（控制低压电缆应放在其下层），与控制室地网一点连接。