试论变电站继电保护抗干扰技术

摘要：变电站继电保护设备是保证变电站安全、稳定运作的重要装置，但变电站继电保护会在实际运作中遇到各种因素的干扰。文章通过对变电站继电保护遇到的干扰因素的分析，讨论了变电站继电保护抗干扰技术的应用，通过降低一次设备接地的电阻、串接回路电容、正确接地、构建等电位面等手段来增强变电站继电保护设备对各种干扰的抵抗能力。

关键词：变电站；继电保护；抗干扰技术；干扰因素；一次设备接地电阻；串接回路电容 文献标识码：A

中图分类号：TM774 文章编号：1009-2374（2016）26-0136-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.26.066

当前，在我国的变电站建设中，为了保障变电站能够安全稳定地运行，广泛使用了继电保护设备。继电保护装置大都大规模应用了集成电路，使得设备体现出智能、高效、微型等特征，但这也导致这些设备对各种因素的干扰表现得十分脆弱和敏感，因此增强变电站继电保护系统的抗干扰能力显得十分重要。

1 变电站继电保护的含义及意义

继电保护是指当电力系统出现故障影响系统正常运行或者出现危及电力系统运行安全的异常情况时，能够对故障或异常情况进行分析，然后自动做出反应、排除故障的自动化措施。变电站的继电保护系统能识别出电力系统运行的情况，在电力系统发生异常情况时，能及时做出反应，自动将异常部分从整个系统中隔离开来，保障整个电力系统能正常运转，不受故障的破坏；在故障发生时，继电保护系统能发出警报信号，通知工作人员及时将问题消除，使电力系统能保持良好的运行状态。电力系统是一个庞大且关联性强的系统，系统中的某一个部分出现问题会导致整个系统运行的瘫痪，而继电保护系统就是为了解决这个问题，在电网某个环节出现问题时，能够将问题自动排除或隔离，保护电力系统运行的安全和稳定，降低这些问题带来的不利影响。

2 对变电站继电保护形成干扰因素的常见种类

2.1 因电流因素引发的故障

因电流互感器磁路过度饱和所引发的电流故障会影响变电站继电保护设备的正常运转。当电流互感器达到饱和状态时，会导致励磁电流激增，造成电流互感器形成极大的误差，对继电保护的动作产生不利影响。电流互感器饱和通常是由电力系统故障导致电流过大而造成的，在这种情形下，继电保护装置本应该立刻启动准确的保护行为隔离出现的异常，但因为互感器饱和所造成的误差容易使继电保护装置采取不准确的保护行为，从而对整个电力系统的正常运行造成进一步的破坏。

2.2 因开关设备问题引发的故障

在继电保护装置中，开关选择不当容易引起变电站的出口出现跳闸的故障，从而对整个电力系统的运行造成破坏。

2.3 因人工操作不当引发的故障

变电站的继电器经常承受较大的工作强度，这会引起设备的损耗和老化，因此需要人工进行检查和养护。但一些员工因为技术不纯熟或者对设备不了解，在检查和养护中常出现遗漏或者在排除故障时操作不当等状况，这些情况会破坏继电保护装置的安全性和稳定性，导致继电保护的难度增加。

2.4 因接地故障引起的干扰

在变电站内部容易产生单相或多相接地故障，此时部分因故障产生的电流会通过变压器中性点，经地网至架空地线回到故障发生的位置。故障产生的强大电流在经过接地点到达地网时，会引起地网中在不同的点之间出现很高的电势差，会形成很强的工频，会对继电保护产生高频干扰，这会对继电保护装置的稳定性和安全性造成很大的损害，甚至会导致整个继电保护体系瘫痪的情况出现。

2.5 因电感耦合引起的干扰

在有些情形下，由于开关的启闭，从而导致了电弧闪络现象的出现，这种现象会导致高频电流的产生，进而产生强度较大的磁场以及电场，会对处在磁场范围内的二次电缆造成影响，使二次设备回路中产生对于地面的干扰电压，还可能将电压传输到另外某些二次装置上，由此对继电保护形成干扰。

2.6 因断路器故障引起的干扰

当直流控制回路中的电感线圈断开时，会形成大量的宽频电波，从而影响继电保护系统的正常运行。在使用各种通讯设备时也容易产生频率较高的电磁场，由此会对继电保护系统的正常运行造成干扰。

2.7 因雷电引起的干扰

变电站因自身带有超强的电荷而在周围形成强电环境，在这种强电环境下，容易在雷电高发的季节遭受雷击。当电网系统中的户外构架或线路遭受到雷电袭击时，会导致地网系统接收到一股强度很大的电流，当二次装置电缆屏蔽层的各个接地点不同时，会由于接地线的高阻抗性能而在电缆屏蔽层产生暂态强电流，这增加了干扰电压对二次设备的影响，同时感应的过电压可能通过一些装置进入二次回路中，影响变电站的继电保护系统，严重时会造成继电保护系统的毁坏。

3 在变电站建设中对继电保护抗干扰技术的具体应用

3.1 对一次设备的接地电阻进行降低处理

在变电站以及继电保护装置的建设中，要尽量降低一次装置的接地电阻。对一次设备的接地电阻进行降低处理能有效避免暂态电位差的出现，还能将接地网络建设成低阻抗性质的系统，减小变电站里面的电位差，从而减少接地系统的阻抗性对二次回路装置的影响，同时将继电保护设备的误差值降至最低。

3.2 对回路进行电容串接处理

在高频通道中，对耦合动作的实现一般使用高频变量器来进行，此时需要在高频通道的电缆回路中接入电容器，通过串联的方式将它们连接起来。在变电站中，所有的高频电缆全都采用了将两点同时接入地面的措施，如果因某种原因导致变电站中的高压电网不慎发生了接地故障，会导致在接地电流传输到地网中的时候，高频电缆的两接地点的电位差和容易产生纵向的电位差，而纵向的电位差会对高频电缆的回路产生很大的干扰，容易造成收发信机的变量器产生饱和的现象，对发信机的信号发射功能形成干扰甚至破坏。要解决这个问题，需要对工频电流进行隔断处理，而对回路进行电容串接处理能有效地防止这种问题，成功阻隔工频电流，保证继电保护设备免受工频电流干扰。

3.3 合理地进行接地处理

变电站内的接地网络两接地点之间的电位面往往不会相等，通常有电位差存在，而这个电位差会根据接地网收到的电流强度的变化而变化，如果接地网收到的电流越大，两接地点的电位差就会越大。在同一个回路中的相异点进行接地时，会导致地网中的电位差进入到回路形成分流，所以要合理地进行接地处理。在变电站接地作业时，可以将高频同轴电缆的接地作业在控制室以及开关厂两个位置分别作业。如果电缆只有一端与地面相连则会造成电缆的另一端产生暂态电高压，因为只连接电缆一端会引起电缆两端的电压不平衡而导致暂态电高压的产生，当暂态电高压产生于收发信机设备上时，会对收发信机的正常信号发射工作产生干扰，严重时会造成收发信机设备的损坏，进而引发事故。对高频电缆两端同时进行接地作业包括以下两个步骤：（1）在对开关厂进行作业时，要用分支铜导线将高频电缆屏蔽层和滤波器在二次设备上相连接，使用10mm2以上的绝缘导线作为连接线，实现接地功能；（2）在控制室里面的作业中，要将高频同轴电缆的屏蔽层和保护屏的接地铜牌使用多股规格为1.5～2.5mm2的绞铜线直接连接。需要注意的是，在进行控制室内接地作业时，一定不能仅仅连接了电缆屏蔽层和收发机基地装置，而忽略了保护屏接地铜牌的问题，不然会导致这一端的接地没有效果，从而对变电站继电保护设备的运行造成不良影响。

3.4 对继电保护设备进行等电位面的建设

微机的保护装置通常会集中布置在主控室，此时为了保障通信的可靠性与稳定性，应该构建包括所有微机保护装置、中央计算机、其他所有微机装置在内的等电位系统。等电位平台系统应该要保持与控制室地网的动态联系，保证等电位面能随着地网电位的变动而做出相应的变动，控制地网电位差对电位面造成的干扰，保障变电站内所有的微机设备接地方面电位差的平衡稳定，从而实现继电保护系统不受电位差带来的干扰。等电位面的建设一般运用两种手段：（1）连接微机保护盘底部的接地铜牌并和尽头用铜牌连接成网，接入由电缆分出的粗铜导线，通过粗铜导线实现接地；（2）在保护盘底部构造一个所有设备都连接进来的铜网络。

3.5 分隔处理波滤器的一次线圈与二次线圈

对于防止雷电、开关操作对继电保护装置的干扰，可以将连接滤波器的一次线圈和二次线圈分隔处理，并且让二次接地点和一次接地点之间保持3～5m的距离。雷击或开关产生的高频电流经电容入地产生的高频电压容易对继电保护装置带来不利影响。在电容器接地点有高频电流通过时会在这个地方产生相当高的地电位，但地网能使高频地电位快速衰减，因此可以扩大二次回路的接地点与以此接地点之间的距离来降低接地点与二次装置间的电位差。使在电缆屏蔽层流动的高频电流大幅减少，从而控制对芯线带来的不利影响。

4 结语

变电站继电保护抗干扰技术对变电站的安全、稳定的运行提供了有力的保障，但继电保护抗干扰技术仍存在着不足，需要不断研究和改进。

参考文献

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作者简介：徐福兵（1979-），男，江西广丰人，南京南瑞继保电气有限公司中级工程师，研究方向：电力自动化设备营销。