电力系统中存在的干扰对继电保护的影响

马晨晖

（国网江苏省电力有限公司超高压分公司，江苏 南京 211102）

1 继电保护的基本原理

继电保护是电力系统中的重要组成部分，其作用是在电力系统发生故障时，迅速切断故障电路，保护设备和人员的安全。继电保护的基本原理是根据电力系统中的电流、电压、频率等参数的变化来判断系统是否存在故障，并通过控制开关或断路器等装置来切断故障电路。继电保护系统由多个组成部分组成，包括测量元件、判据元件、切断元件和控制元件等。测量元件用于测量电流、电压、频率等参数的变化，通常包括电流互感器、电压互感器、频率测量装置等。判据元件根据测量元件提供的参数信息进行逻辑判断，确定是否存在故障，常见的判据元件有过流保护、差动保护、距离保护等。切断元件用于切断故障电路，常见的切断元件有断路器、隔离开关等。控制元件用于控制切断元件的操作，常见的控制元件有继电器、开关控制装置等。

2 电力系统中的继电保护技术的作用

2.1 在电网运行维护中的作用

作为电力系统的重要组成部分，输变电电网的运行质量直接影响着电力系统的整体运行。在电网运行维护中，继电保护技术的应用可以从根本上降低电气故障的发生可能性，保障输变电电网的安全运行。在具体的应用过程中，相关工作人员需要了解继电保护装置在电网中的安装要求，并根据相关规定科学选择具有适中灵敏度、反应速度和稳定性的继电保护装置。同时，还需要对输变电电网的自身情况进行充分分析。根据电网所处区域的地理位置、气候条件、电磁干扰等因素，确定继电保护自动化技术的应用方案，以全面提升继电保护装置的应用效果。继电保护技术的应用不仅可以及时检测和切除故障，保护电力设备免受损坏，还可以提高电力系统的可靠性和稳定性。通过合理配置继电保护装置，可以实现对电网中各个部分的全面保护，及时发现并隔离故障，保障电力系统的安全运行。

2.2 在发电机机组中的作用

发电机是电力系统中的重要组成部分，一旦发生故障，将对电力系统的正常运行造成严重影响。其中，定子组闸间短路是发电机常见的故障类型之一，会导致短路位置的发电机组设备温度升高，进而影响内部绝缘层的效果，最终导致发电机组无法正常运行。为了有效解决这一问题，技术人员需要在发电机相应位置安装保护闸间装置，以避免短路问题的发生。在这个过程中，继电保护装置发挥着重要作用。当继电保护装置接收到发电机单向接地电流超过预设目标值时，能够及时对故障进行有效处理。除了定子组闸间短路，发电机还可能出现其他故障类型，如低负荷状态下的绝缘击穿故障。在这种情况下，继电保护装置可以切断电源并发出警报信号，以控制发电机的损坏情况。继电保护装置在发电机机组中的应用，不仅能够及时检测和切除故障，还能提高发电机的可靠性和安全性。通过合理配置继电保护装置，可以保护发电机免受损坏，延长其使用寿命，并确保发电机组的可靠运行。

2.3 在变压器中的作用

在变压器保护中，继电保护自动化技术的应用主要可以从以下几个方面入手：首先，接地保护。变压器接地系统是重要的电气设备，技术人员可以根据相关要求，实现对接地左右两侧的零序电流保护。对于没有自接地系统的变压器，可以采用零序电压保护方式进行相关处理。其次，瓦斯保护。变压器的油箱设备尤为重要，一旦发生故障，绝缘材料可能在电弧作用下产生分解，导致大量气体产生。如果未能及时处理这些气体，可能引发严重的爆炸事故，对企业经济损失和工作人员的生命安全造成威胁，同时也影响电力系统的稳定运行。应用继电保护自动化技术在变压器中，可以实现对油箱设备的自动保护，及时切断电源，控制问题的影响。最后，短路保护。变压器可能发生多种故障，其中短路故障是最常见且危害最大的一种，可能导致变压器损坏等严重后果。在处理变压器短路问题时，应用继电保护自动化技术可以有效解决相关问题，及时切断变压器电源系统，保证系统的稳定运行。

3 电力系统继电保护存在的干扰因素

3.1 直流电源干扰

电力系统继电保护在运行过程中会受到多种干扰因素的影响。其中一种干扰因素是直流电源干扰。在电力系统中，接地网的电阻通常较高。当发生接地故障时，电流会进入故障区域，导致接地网的电位高于土壤电位。经深入分析发现，当电位达到10 kV/1 000 A 时，直流电路发生异常的可能性较大。一旦故障发生，电流将中断。由于冷凝分布不均可能引起的电流中断时间无法确定，这种不稳定性直接影响到继电保护装置的正常运行。因此，电力系统的可靠运行无法得到保障。继电保护装置需要应对直流电源干扰带来的挑战，确保系统的稳定运行。

3.2 高频干扰

高频干扰是另一个影响电力系统继电保护的干扰因素。当分离器的运行速度过慢时，可能会产生电弧闪光。如果此时工作电压较高，很容易引起高频电流的产生。这将对继电保护装置的正常运行造成严重干扰，甚至可能导致继电保护装置故障，无法有效维护电力系统的正常运行。这种故障可能导致电力系统的损坏甚至瘫痪。

3.3 环境干扰

环境干扰是一种无法完全消除的干扰因素，通常只能通过预防措施来尽可能减少其对电力系统继电保护的影响。在我国部分地区，由于地理环境的复杂性，建设在这些区域的变电站经常会受到强风、雷暴等恶劣天气的影响。此外，泥石流、塌陷等地质灾害也会对变电站的运行产生巨大的影响。在这种情况下，继电保护装置的正常运行势必会受到影响。一旦失控，将直接导致电路运行出现严重问题，甚至可能引发事故。

3.4 静电放电干扰

静电放电是另一个可能影响电力系统继电保护的干扰因素。在相对干燥的环境中，人们穿着的衣物会产生静电。如果工作人员没有穿戴专业的防静电工作服，在接触电子设备时可能会发生放电现象。当放电强度过大时，会对继电保护系统造成严重损害，影响其正常运行，进而对电力系统的运行产生不利影响。

3.5 辐射干扰

辐射干扰是另一个不可忽视的影响电力系统继电保护的因素。随着互联网技术在各个领域的广泛应用和智能电子产品的普及，辐射问题日益凸显。尽管这些新技术和产品的出现和发展方便了人们的生活，但也带来了辐射增加的问题。在电网智能化的建设中，引入了各种通信设备和传感器，这些设备会产生电磁辐射。电磁辐射可能干扰继电保护装置的正常运行，导致误动作或失灵，从而影响电力系统的稳定性和可靠性。

4 干扰抑制和保护措施

4.1 地线和屏蔽

地线和屏蔽是电力系统继电保护中常用的干扰抑制方法之一。良好的接地系统可以将外部干扰电流引导到地下，从而减少对继电保护系统的影响。接地系统的设计和建设需要考虑地电阻、接地电阻和接地电位等因素，以确保良好的接地效果。在电力系统中，电磁辐射和无线电频率干扰是常见的外部干扰源。通过适当的屏蔽措施，可以有效阻挡这些干扰信号的传播。屏蔽材料通常采用导电材料，如金属屏蔽罩或屏蔽壳，以将干扰信号引导到地下或远离继电保护设备，从而保护其免受外部干扰的影响。地线和屏蔽的有效应用可以大大降低继电保护系统的误动作率和误报警率，提高系统的可靠性和稳定性。此外，良好的地线和屏蔽设计还可以减少系统的互相干扰，提高系统的抗干扰能力。需要注意的是，地线和屏蔽的设计和实施需要根据具体情况进行，并遵循相关的安全规范和标准。定期的检查和维护也是确保地线和屏蔽系统正常运行的重要环节。通过合理的地线和屏蔽措施，可以最大限度地减少外部干扰对电力系统继电保护的影响，确保系统的可靠运行。

4.2 滤波器和抑制器

滤波器和抑制器是电力系统继电保护中常用的干扰抑制工具，它们的主要功能是消除电力系统中的电磁干扰和谐波，确保继电保护设备能够接收到准确的信号。在电力系统中，存在各种频率的干扰信号，包括高频干扰和谐波。这些干扰信号可能来自电力设备的开关操作、电弧放电、电力电子设备等。滤波器的作用是通过选择性地过滤掉特定频率的干扰信号，使其不影响继电保护设备的正常工作。滤波器通常由电容器、电感器和电阻器等元件组成，根据需要可以设计成低通滤波器、高通滤波器或带通滤波器。抑制器则是通过采取抑制措施，减弱或消除电力系统中的干扰信号。它们可以采用各种技术，如电磁屏蔽、滤波、抑制电路等，以降低干扰信号的幅度和频率，从而保护继电保护设备免受干扰的影响。在选择和安装滤波器和抑制器时，需要根据具体情况进行优化。这包括考虑干扰信号的频率范围、幅度和来源，以及继电保护设备的特性和需求。滤波器和抑制器的正确选择和布置可以最大程度地减少干扰信号对继电保护设备的影响，提高系统的抗干扰能力。滤波器和抑制器的性能和效果可能会随着时间的推移而下降，因此定期的检查和维护也是确保其正常工作的重要环节。通过合适的滤波器和抑制器的应用，可以有效消除电力系统中的干扰信号，确保继电保护设备的准确运行。

4.3 合适的设备维护和检修

合适的设备维护和检修对于电力系统继电保护的可靠性和稳定性至关重要，通过定期的检查和维护，可以减少干扰因素对继电保护设备的影响，并确保其正常运行。设备维护包括对继电保护设备的定期检查、清洁和维修。定期检查可以帮助发现潜在的故障和问题，及时采取措施修复，以防止设备故障引发系统故障。检查的内容包括设备的外观、接线、连接器、指示灯等，以确保其正常工作。此外，还应检查设备的电源和电池供电系统，以确保其可靠性和稳定性。设备的清洁也是维护的重要环节。保持设备的清洁可以防止灰尘、污垢和杂质的积聚，减少设备故障的可能性。定期清洁设备的表面、通风孔和散热器，可以确保设备的正常散热，提高其抗干扰能力。良好的通风也是设备维护中的重要方面。保持设备周围的通风畅通，可以有效降低设备温度，提高其工作效率和稳定性。此外，及时更换老化的风扇和散热器，也是保持设备通风良好的关键。维护和检修的频率应根据设备的使用情况和制造商的建议进行确定。对于关键设备，建议进行定期的预防性维护，以确保其可靠性和稳定性。此外，还应建立完善的维护记录和维护计划，以便及时跟踪设备的维护情况和故障历史。

4.4 保护装置的可靠性测试

保护装置的可靠性测试是确保其正常工作的关键步骤。定期进行这些测试有助于及时发现潜在的问题和故障，并采取必要的措施进行修复。此外，可靠性测试还能验证保护装置的工作性能，并确保其对各种干扰具备足够的抵抗能力。保护装置的可靠性测试通常包括多个方面的考虑。首先，需要对保护装置进行功能测试，以确保其按照设计要求正常运行。这些测试可以模拟不同的故障情况，例如短路、过载或地故障，以验证保护装置是否能够准确地检测和响应这些故障。其次，可靠性测试还包括对保护装置的稳定性和抗干扰能力的评估。在这方面，可以通过模拟各种电磁干扰、电压波动和频率偏移等情况，来检验保护装置是否能够正常工作，并保持其稳定性。这些测试有助于确保保护装置在复杂的电力系统环境中能够可靠地运行。另外，可靠性测试还需要对保护装置的响应时间进行评估。在故障发生时，保护装置需要能够迅速检测到并采取相应的措施，以最大程度地减少电力系统的损失。因此，通过测试保护装置的响应时间，可以评估其对紧急情况的应对能力。

5 结束语

综上所述，电力系统继电保护面临着各种干扰因素。这些因素包括电力系统的复杂性、外界环境的变化、设备故障以及人为操作等。干扰因素的存在给继电保护的可靠性和稳定性带来了挑战，需要不断改进和完善保护装置的设计和运行策略。只有通过深入研究和持续创新，才能更好地解决干扰问题，提高电力系统继电保护的性能，确保电力系统的安全稳定运行。