试论继电保护二次回路干扰源及抗干扰措施分析袁洪君

试论继电保护二次回路干扰源及抗干扰措施分析袁洪君

(国网重庆市电力公司电力科学研究院401121)

摘要:电力是国民经济发展的基础能源,电力的稳定性与人们生活、生产息息相关。电力系统运行过程中,如果遇到短路、断路等现象,继电保护装置能够及时保护系统,以免故障进一步扩大。然而继电保护二次回路在运行过程中,可能受到自然因素、环境因素的干扰,影响系统的稳定性。本文主要分析了二次回路干扰源产生的原因,并根据二次回路产生的因素采取相应的措施,希望能提高电力系统的稳定性。

关键词:电力系统;继电保护;二次回路干扰;抗干扰

继电保护二次回路在运行过程中容易受到雷击、高频、电力设备操作等因素的影响,比如高压设备操作不当,可能出现电容耦合、传导耦合等对二次回路造成共态干扰和横态干扰。如果对二次回路干扰时间太长,那么可能影响到继电保护系统的保护功能,一旦二次回路出现故障,电力系统出现故障,那么继电保护装置就无法及时对电力系统提供保护,可能导致电力安全事故的发生。因此,在日常工作中,电力企业必须做好继电保护二次回路抗干扰措施,减少干扰源对二次回路的影响。

1.二次回路

二次回路也称二次连线,是在一次设备的基础上,使用二次设备形成的回路,一般由测量仪器、继电器、信号控制元件等组成,具有自动化、智能化等特点。二次回路必须按照严格的线路连接顺序进行连接,确保二次回路正确安装。通过二次回路可以对测量仪表、继电器等一次设备进行监控、调节和保护。电力系统结构比较复杂,涉及众多的电气设备,在日常运行过程中,电力系统受到自身以及外界因素的影响,电力系统会出现一定的故障。

2继电保护二次回路干扰源

2.1雷电干扰

雷电发生瞬间会是释放大量的电流,这些电流通过相应的导体进入到大地中,这使得大地产生电压。大地和高压导线会产生感应电压,出现电磁耦合现象,影响到继电保护装置的运行。如果雷电击穿电缆或者杆塔,那么雷电电流直接流入到接地网中,二次电缆的屏蔽层中会产生暂态电流,暂态电流会对电缆的芯线造成干扰。

2.2静电干扰

电力系统一次回路和二次回路涉及的电气设备比较多,电气设备类型和规格不同,线路的电容也不同,造成电路电压分流,回路本身也会出现电压分流现象,从而导致电气设备的静电耦合作用。其次,电力系统本身具有一定的电场和磁场,电场和磁场本身的特性,使得电力系统一次回路和二次回路产生电磁耦合现象,并对二次回路造成一定的干扰。同时,二次回路本身也会对线路造成干扰,当二次回路的开关闭合时,线路中的电子元件还处于开关闭合状态,这个时候就会产生干扰电压。或者电路中出现故障导致二次回路的电压发生变化,出现电压下降,二次回路中的电压低于正常电压,这个时候也会出现二次回路干扰。

2.3工频干扰

如果接地系统出现单相接地短路故障时,故障电流经过变电站的接地电网,这个时候电流经过接地电网的电压会下降,并与变电站其他地方的地电位值有一定的差别。同一回路不同接地点分布在变电站不同区域,那么各个接地点电位差在连接电缆上产生电流,对电力电缆造成一定的干扰。

2.4高能辐射设备的干扰

高能辐射设备是继电保护二次回路中常见的干扰源,移动电源、对讲机、电源等都属于高能辐射,这些设备的电功率大,在使用过程中,会产生无线电波和电磁场,无线电波信号传播过程中会影响到继电保护装置信号的接收,从而导致继电保护装置出现误动或者拒动现象。这些大功率电力设备在运行过程中,受到电缆谐振频率的影响,对讲机、移动电源等周围会产生强大的辐射电场以及相应的磁场,这些磁场会在附近的半导体元件回路中形成感应高频电压,并形成一个假的信号源,经过整流以后可能造成数字回路的逻辑电位偏移或者混乱。实践证明,继电保护系统在一米以内使用移动电源、对讲机则会产生电磁场。

3继电保护二次回路抗干扰措施

3.1提高继电保护二次回路绝缘性能

继电保护二次回路链接的变压器、二次端子箱、电流互感器以及断路器等电气设备,在运行过程中受到系统自身因素以及外界影响,设备很容易出现老化、破裂等现象,设备的绝缘性能下降,很容易受到雷击的影响。因此在安装过程中,要选择绝缘性能耗的电气设备,同时要做好继电保护器二次回路的防雷措施。安装避雷器以后,如果雷电经过避雷器在流经接地网中,那么电流和电压减小,对整个继电保护装置的影响比较小。

3.2预防静电耦合干扰

从上述内容可以看出,造成静电耦合的主要原因是静电耦合阻抗低,所以抗干扰能力比较弱。针对这样的情况,可以通过增加耦合阻抗、科学选择二次回路电气设备以及使用屏蔽电缆等方式预防继电保护二次回路静电耦合干扰。具体方法如下:第一,减小二次回路电缆和母线平行布置的长度,合理布置干扰源和被干扰回路的位置,增加一次设备和二次设备的空间距离,从而减小二者的分布电容,提高二次回路抗干扰能力。第二,在二次回路中安装抗干扰能力强的电容,降低静电耦合现象的发生概率。电容一般安装在继电保护装置直流电源入口。第三,屏蔽电缆。自然界中有很多天然的屏蔽物,比如变电站内的钢筋、电缆隧道以及其他一些具有导电性的物体连接在一起,并一起汇聚到接地网中,这样也可以减少静电耦合现象。这种方式抗干扰方式取材容易,能够限度降低线路建设的成本。

3.3降低接地网的电势差

通过安装铜排,在变电站设置横截面积为10mm2,降低接地网的电势差。如果电流、电压互感器二次回路中出现两个接地点电位不一致的情况下,线路中过电流进入到二次回路中,从而引起继电保护装置误动。因此,电流、电压互感器二次回路最好设置一个接地点,降低电位差对二次回路的干扰。在日常管理工作中,电力工人还要加强对二次回路的检查,确保二次回路设备的绝缘性能,避免电位差很大造成二次回路干扰。

3.4降低电磁场对二次回路的影响

电力系统周围会形成一定的电磁场,电磁感应现象会影响到继电保护装置的保护作用。因此,为了降低电磁感应对电力系统的影响,可以在二次回路和产生电磁场设备之间安装相应的防护装置,破坏电磁感应,减少电磁场对二次回路的干扰。其次,为了降低低频信号对继电保护二次回路造成干扰。可以在电力系统多个区域设置接地点或者让屏蔽层两端接地,让电力电缆屏蔽层和接地网之间形成闭合回路。电力电缆改造过程中,可以缩短线路之间的距离,母线和电力电缆平行。在选择电缆的时候,尽量选择规格、型号一致的电缆,以免因为材质、型号不同造成过电压和过电流。在安装的时候,将电缆芯放在同一根电缆内部,避免同一回路正负极电流出现不统一的现象。

3.5提高继电保护装置安装水平

继电保护装置的安装水平直接影响到继电保护装置功能的发挥,所以要提高继电保护装置的安装水平。电力企业在安装的时候,首先要了解电网整体设计规划,确定电力系统隔离开关的安装位置,母线与二次回路之间的距离合适,以免造成母线开关短路现象。其次,要认真核对接线位置,查看接线是否正确,二次回路接线是否连接好,接线是否牢固,是否出现损伤等等,避免接线错误造成二次回路故障。

3.6提高继电保护装置维护水平

电力企业要做好继电保护装置的维护。定期对继电保护装置进行检查,检查继电保护装置的功能是否正常,继电保护装置的接线是否连接松动,绝缘体是否出现破损等等,如果发现继电保护装置异常情况,要及时进行维护或者更换,避免线路出现短路现象。其次,二次回路运行过程中,电力监控系统还要及时记录好各项数据,并建立完善历史缺陷记录,记录故障发生原因、时间、解决方案等等,为后期的维护提供一定的参考。

结束语:

继电保护装置二次回路的干扰源比较多,分析二次回路干扰因素产生的原因,然后采取相应的方法,降低电网中二次回路故障发生的概率,从而提高电力系统的可靠性和安全性。

参考文献:

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