变电所继电保护电磁干扰问题分析及解决方案

杨 威

（国网枣阳市供电公司，湖北 枣阳 441200）

0 引 言

在人们日常生活生产活动开展期间，电力资源有着广泛的应用，且取得了理想的应用成效。因此，电力企业需要大力进行电力工程的施工建设，应用现代化的先进施工技术与供电设备保质保量地完成工程建设工作，确保工程后续投入使用后有着较好的应用效果。电力系统运行期间，继电保护装置的电磁干扰问题发生率较高，使得电力系统运行情况受到严重影响，因此要求电力企业检修部门能够对导致电磁干扰下的变电所继电保护装置具体故障表现、原因进行探究，以找出解决方案，减少断电时间，提升供电服务质量。

1 继电保护电磁干扰问题概述

高压变电所在电力系统工作期间发挥着非常重要的作用，由于其工作过程中会形成强电磁场，会对安装的继电保护装置工作性能产生不良影响，严重时会导致变电所继电保护装置发生拒动、误动等问题，使得电力系统不能得到继电保护装置的有效保护而会出现运行异常问题，最终使得用户的用电服务质量较差。因此，变电所继电保护电磁干扰问题需要引起电力企业电力设备检修人员的高度重视，需要找出有效的解决方法及抗干扰措施，以确保继电保护装置的抗干扰能力得到显著提高。分析继电保护装置干扰源可知，由于当前应用于变电所继电保护装置的器件大多属于微电子器件，具有电磁敏感度高、抗干扰能力差等特性，所以在受到外部环境、设备自身因素的干扰下，会发生电磁干扰问题。其中，外部环境中的干扰源包括雷击、设备开关操作不当等，自身因素则包括装置电子线路、电磁继电器线圈突变磁场等[1]。

2 变电所继电保护电磁干扰问题解决方案与其他措施

2.1 问题与解决

2.1.1 问 题

本文研究期间对于湖北省襄阳市市区的3处变电所继电保护装置电磁干扰问题进行了具体表现、解决方案的综合研究，从而为设备检修人员做好设备电磁干扰问题处理提供帮助。具体问题表现为：3处变电所电气设备均设置了继电保护装置，但是在开关柜（33 kV环网中压开关柜，继电保护单元为REF542，交流电流传感器为罗哥夫斯基线圈）气体绝缘组合电器设备隔离开关进行操作时，时常会出现断路器（整流与动力变压器-附近同段母线）的保护跳闸动作；此种跳闸情况发生后断开的开关为1个或2个，主要为速断与零序保护动作。检修人员对发生异常跳闸情况的变电所开关柜进行检查，发现若让中压开关母线处于带电的状态，此时进行隔离开关操作，便会出现临近开关柜（同一母线）断路器跳闸情况。随后检修人员对跳闸情况进行故障模拟，流程与内容包括：设计开关柜中的一次母排带电，接地方式主要为继电保护单元、传感器、外壳接地与电缆屏蔽层连接，并且要对继电保护单元主板进行更换处理，将磁环置于电缆及传感器之上便可以进行模拟；检修人员对接地情况进行检查，如果效果不理想，可进行开关柜隔离开关（三工位）操作，次数不少于10次；此时工作人员可对这一过程中继电保护发生的变化情况进行准确记录，重点对零序及速断保护动作次数、波形变化进行记录，可对接地方式的构成部分进行强化处理并继续操作隔离开关（三工位），次数同上；此时观察这一过程的继电保护装置变化情况，一般没有发生零序与速断保护动作，可对传感器电缆作以高频信号屏蔽处理，并且操作隔离开关（三工位），次数同上；此时会出现保护动作，其中零序与速断保护动作分别有1次，可对继电保护装置主机接地线进行加粗处理；此时操作隔离开关（三工位），操作10次，出现的保护动作次数共计3次，分别为零序与速断保护动作；最后需要检修人员监测开关柜的继电保护单元外壳接地情况，得出的结果为外壳接地效果理想[2]。

根据故障模拟测试结果对继电保护装置电磁干扰故障进行全面地分析，可以了解到本文所研究的变电所继电保护装置电磁干扰的干扰源主要为雷击、中压开关柜操作、步话机辐射等外部环境以及保护装置生产工艺、开关柜内各元件设置位置等内部环境。其中电容耦合、电感为直接干扰源，故障原理为开关柜隔离开关操作时，会生成高频电流，待经过母线时便会构建一个高压电磁场，并会产生干扰电压，此时接地效果不佳，高频干扰信号会对继电器保护装置产生干扰作用，最终发生保护误动作。

2.1.2 解决方案

解决继电保护装置电磁干扰故障问题的关键为提升接地有效性及应用防干扰手段，主要方法具体如下。检修人员可以将继电保护装置、传感器进行电缆连接，并将电缆两端进行接地处理。该方法操作时需要注意提前对传感器输入线绝缘皮进行剪开、去除操作，长度控制为20 mm，待屏蔽层（铜）完全暴露出来后，可在输入线上设置铜夹，以便夹住屏蔽层及将线路在开关柜内进行接地。因此，该处理方法是通过两端接地处理，使得干扰信号被有效隔绝，避免对继电保护装置产生不良影响。同时，可以采用磁氧铁安装方法解决问题。检修人员可以在继电保护装置与电缆线连接的区域进行磁氧铁的放置，在开关柜隔离开关操作时，便可以通过磁氧铁对设备运行情况进行保护校验，可抑制电磁场信号的不良影响。此外，可以采用软铜带进行机电保护装置机箱外壳、开关柜之间的接地处理。由于软铜带传导长度大，高达400 mm，远高于常规电线传输信号时的传导长度（11.2 mm），因此可以提升接地处理效果，相关干扰信号也可以被有效屏蔽与消除[3]。

2.2 处理电磁干扰措施

本文研究的3所变电站在处理继电保护装置电磁干扰问题时，应用章节2.1.2的3种方法的处理结果好。如果该问题是由其他干扰源导致，还可以应用一次设备接地电阻降低、使用屏蔽电缆等方法进行问题处理。其中，前一种方法应用时，可以对电压与电流互感器等一次设备接地电阻进行有效地降低处理，使得继电保护装置与干扰信号接触时会生成暂态电压差，从而可以借助接地网进行地电位差、干扰信号的降低；后一种方法应用时，可以应用具有屏蔽效果的屏蔽电缆进行继电保护装置二次回路电缆的安装使用，并可以使用保护套对长度较长的电缆进行外部屏蔽保护，以增强电缆的屏蔽效果。具体应用屏蔽电缆时需注意，电缆屏蔽层的两端均需要进行接地处理，应用多根软导线（铜）进行接地网铜排的连接处理，要求软导线使用截面面积在4 mm2及以上，以确保变电所继电保护装置能够对雷击导致的电磁干扰进行有效屏蔽处理[4]。此外，还可以采用软件设置手段抗干扰。工作人员可以利用软件进行多重指令下达，使得各个指令之间可以互相监督，如果其中部分指令在传递期间受到电磁干扰而出现错误问题，此时其他未受干扰的正确指令会继续发出指令，使得继电保护装置可以依据正确指令保护电力系统，不会出现误动及拒动等异常动作情况。因此，当前应用于继电保护电磁干扰处理的措施较多，要求电力企业检修人员可以结合实际情况进行合理地选择与应用，以获取理想的电磁干扰排除与屏蔽效果。

3 结 论

变电所继电保护电磁干扰问题对于电力系统的正常运行产生的影响非常大，如果不及时解决会导致人们的各项基于电能的活动难以开展。因此，电力企业检修部门需要对变电所继电保护装置工作期间常发生的电磁干扰问题加强研究，掌握问题判断方法与处理措施，以便在第一时间对干扰问题进行准确分析与判断，明确处理方案，使问题得到及时处理。