变电站继电保护电磁干扰问题分析

王娜

【摘 要】随着电力系统科技水平的不断提升，变电站的继电保护装置也越来越智能、可靠、安装简单、维护方便。但是实际工作运行过程中，当今的变电站继电保护装置对其运行环境也要求十分严格，对于电磁干扰问题处理不当，便会导致继电保护装置的故障，影响变电站的正常工作。

【关键词】变电站;继电保护;电磁干扰

1 电磁干扰对变电站继电保护的影响

变电站的继电保护装置对其所处的电磁环境敏感，具体体现在以下三个方面：（1）电磁干扰会影响到变电站继电保护装置的控制系统，当受到电磁干扰时，控制系统的模拟电路会产生误翻转的情况，造成控制系统误判，导致变电站运行故障;（2）数字电路是继电保护中决策环节的重要组成部件，数字电路在电磁干扰时会导致信息传输异常、模拟信号/数字信号转换错误等问题;（3）继电保护二次设备中有部分电气元件对电磁干扰十分敏感，电磁干扰会造成一些逻辑功能元件运行异常。继电保护装置设计人员以及变电站设备运维人员应在了解这些干扰造成的危害的前提下，合理地进行设计及运维，从而保障继电保护装置运行的可靠性。

2 继电保护外部电磁干扰来源

2.1 雷电干扰

由于变电站设备运行时本身就携带着大量的电荷，在雷雨季节雷电多发时段，大气中的高浓度电离子就会和变电站运行设备所携带的电荷发生放电反应。因此在雷雨天气时，空气中的电荷就会涌入电网设备，使高频电流瞬时注入继电保护装置二次设备电缆，形成在电缆中无序流动的干扰电流，雷击严重时甚至会直接破坏继电保护二次设备，给变电站正常运行造成极大的危害。

2.2 接地故障形成的干扰

变电站设备运行时会产生较大电流，设备运行的过程会受到外界环境的干扰，所以变电站内大部分运行于户外的设备都会安装接地线以确保变电设备的安全运行。而接地故障同时也是继电保护干扰的一大源头，接地设备在运行发生故障时，接地故障电流会流经变电站的中心点并经接地网络重新回到故障处，从而造成接地网中的压差升高，形成电磁干扰影响变电站继电保护功能发挥作用。

2.3 断路器故障形成的干扰

断路器在电网系统中的作用是在电流或电压出现异常时断开故障设备，从而保障供电网络的正常运行，提升电网的供电质量和用户用电的可靠性。但若在断路器工作过程中，断路器控制回路中的电感线圈发生故障就产生频率范围较宽的电磁干扰，此故障产生的电磁干扰在正常运行的继电保护系统中就会影响设备的正常运转。

2.4 静电放电干扰

在各种电压等级的变电站中，为了尽量保证站内设备的可靠运行，防止设备锈蚀和提高空气击穿电压，通常将室内湿度控制在较低的水平。但是此种环境下又会造成因太过干燥而易产生静电的情况，工作人员在作业时的动作或操作，衣物摩擦就会很容易产生静电，静电将会对变电站设备的正常运行造成干扰。

2.5 其他的干扰因素

变电站继电保护的电磁干扰源除以上所描述的因素外还有其他一些干扰因素，例如：隔离开关的操作、中压开关柜操作、直流电源的断电及送电操作过程中都会产生较强的电磁场，本文中将不再一一列举。

3 继电保护装置电磁干扰的耦合路径

上文中提到了变电站继电保护装置外部电磁干扰来源，在变电站实际工作的过程中，变电站内部干扰源也是不可忽略的干扰因素。变电站内部设备的运行结构、电气元件的布局以及生产工艺这些因素都会对变电站继电保护装置产生电磁干扰，本文将对继电保护装置电磁干扰的耦合路径进行分析，通常有直接耦合、电耦合、磁耦合和辐射耦合。

3.1 电磁干扰的直接耦合

直接耦合是指在两个电气回路中，若回路阻抗相等，就会发生电磁干扰。由此可见，直接耦合发生条件十分简单，往往一段导线、一个简单梁式网络结构就会产生直接耦合，因此直接耦合产生干扰的现象很常見而且具有多样性。如图1所示，I、II两个回路共用一个阻抗Z，在两个回路的运行功率相近时，则两个回路就会产生信号干扰，此情况一般发生在两个回路共用同一引线或接地时。

3.2 电磁干扰的电场耦合

电场耦合也被称作为电容耦合，通常发生在存在电压差的两个回路中，如图2电耦合电路示意图，引线与回路II之间会感应生成一个微弱的电场，偏差电流会在50Hz的工频220V电压以及电容C1、C2的作用下产生，在接地装置的作用下，所产生的偏差电流流向中性线，在经过电容器C1时就会在II回路中产生压降，此压降与正常工作的电磁信号叠加时就会形成电耦合现象。

3.3 电磁干扰的磁感应耦合

磁感应耦合也称作互感耦合，是指在两个及以上的回路中，在其中一个回路工作时，其回路电流就会其他的回路感应产生磁耦合。在一个运行中的回路对其他的回路造成互感的时候，作为干扰源的回路就成为诱发磁耦合的首要因素。例如在某一电流回路中，如果回路中使用不同线径的导线就会感应生成较强的磁场，然后在此不同线径的两个导线之间形成差膜干扰，进而造成变电站继电保护装置磁耦合的产生。

3.4 电磁干扰的无线电辐射耦合

无线电辐射耦合不同于以上提出的直接耦合、电耦合以及磁耦合，它是以电磁脉冲能量的形式进行耦合。在变电站正常运行的过程中会收到多重多样的辐射耦合干扰，其中包括：电视广播发射塔、通信信号塔以及雷达等功率较大的电磁设备，高压架空输电线路等辐射产生的电磁场都会对变电站继电保护装置中的电子设备产生干扰，影响了变电站继电保护的可靠运行。

4 抗电磁干扰的措施

4.1 减小接地电阻

由于雷电造成的电磁干扰是变电站干扰中的一种常见干扰，因此变电站一般通过设置接地电阻的措施来避免雷电的电磁干扰。与此同时，接地电阻也会应用于设备正常运行的保护中以用来提升变电站设备运行的可靠率。变电站设备常通过设置使用数量较多的互感器和避雷器来保障变电站正常运行，这些互感器以及避雷器的使用必然导致较大的电流，因此应当减小接地电阻的阻值以防止变电设备在故障时产生大的电流效应来达到抗干扰的效果。

4.2 设置合理的继电保护电位面

当前，我国变电站控制系统都采用微机集中控制的方式，使用中央控制器对变电站内的一次设备、二次设备、继电保护设备进行集中控制。但此种控制模式下需要所有的设备都要工作在统一的电位面下，这种模式下虽然能够实现所有设备的统一控制、集中管理，但也存在着较大的风险。在运行的过程中，若某一设备发生故障将会导致其他设备（包括继电保护设备）也出现故障，而继电保护设备故障时就会导致变电站不能进行故障隔离，进而产生连锁反应使事故范围扩大。

4.3 减少二次回路所受干扰

近来随着电网信息化的快速发展和电压等级的不断提高，变电站内的一二次设备所受干扰也日益严重，低阻值接地网虽然可以很大程度减少干扰对二次回路的影响，但变电站继电保护二次回路依然面临着很强的电磁干扰环境。减少继电保护二次回路所受干扰主要有以下三种措施：（1）使用屏蔽板增加被保护回路的接地电容;（2）使用密闭中空导体将被保护对象进行封闭;（3）采用导磁性能高的材料对磁通分路以实现消弱磁场的目的。

5 结束语

变电站继电保护装置在工作中面临着各种可能出现的干扰源，若不加防范抑制则会对继电保护的运行造成严重影响。本文对变电站继电保护的各干扰源进行了分析，并提出了干扰抑制措施以期提高变电站继电保护抗干扰能力，增强变电站的供电可靠性。

参考文献：

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[2]王斌，杨晓飞，赵国强.新一代智能变电站继电保护装置前接线研究[J].电工技术，2016（2）：132-133.

[3]刘震，李媚媚.浅析智能变电站继电保护装置的检修方法[J].科技创新与应用，2016（10）：167.

（作者单位：国网陕西省电力公司检修公司）