浅析继电保护装置的抗干扰措施(史登祥)..docVIP

浅析继电保护装置的抗干扰措施 史登祥 （江苏省盱眙县供电公司 盱眙 211700） 【摘要】高压变电所是一个具有高强度电磁场环境的特殊地域，而装在所内的继电保护装置正不断受到各种强电磁场的干扰。尤其是，近年来，微电子器件在继电保护装置中得到了广泛应用，它们耐受干扰的水平极低、且大多为电磁敏感设备，因而很容易受到干扰的影响和危害，最终可能会导致保护装置误动或拒动等各种异常现象的出现，从而严重影响了电网的安全、稳定运行。为此本文从干扰的来源及其传布途径入手，有针对性地提出了相应的抑制措施，达到了有效的抗干扰目的。 【关键词】电磁干扰；抑制措施；屏蔽；接地 高压变电所一次回路强电磁干扰和二次回路本身的电磁干扰，通过感应、耦合和辐射等途径引入到半导体型电子元器件上。当干扰水平超过了装置逻辑元件和逻辑回路允许的干扰水平时，将引起装置逻辑回路的不正常工作，甚至直接造成这些元器件的损坏。另外，由于各种干扰而使变电站自动化设备产生大量垃圾信息，严重影响了运行人员对站内设备的运行监视及操作，增加了值班人员的工作负担，影响了事故的分析与处理。因此，继电保护与自动化装置的抗干扰就成为一个很重要的议题。 1、 电磁干扰的来源 电力系统的电磁干扰源有外部干扰和内部干扰两个方面。外部干扰是指那些与系统结构无关而是由使用条件和外部环境因素所决定的干扰，主要有其它物体和设备辐射的电磁波产生的强电场或强磁场，如雷击、隔离开关操作、中压开关柜操作、直流电源的中断与恢复、步话机辐射及来自电源的工频干扰等等。内部干扰是指由系统结构、元件布局和生产工艺等所决定的干扰，主要有杂散电感和电容的结合引起的不同信号感应、长线(对高频信号而言)传输造成电磁波的反射、多点接地造成的电位差干扰、寄生振荡和尖峰信号引起的干扰等等。但是，不论是外部干扰还是内部干扰，都具有相同的物理特性，故而其消除和抑制的措施基本是相同的。 2、电磁干扰的传布途径 在高压变电所内，有多种渠道将电磁干扰源和受干扰的二次回路和二次设备联接起来，这些耦合渠道包括：辐射、感应和耦合。而被干扰设备接收的电磁干扰水平，往往源于几种耦合方式产生的综合效应。 2.1、 辐射 高频感应加热设备、高频焊接等工业设备以及电视发射台、雷达等大功率电子设备都可以通过电磁波辐射，干扰附近的精密仪器及仪表；架空输电线辐射出电磁场也会通过供电线路侵入电子设备，造成干扰信号。 2.2、感应 同一电缆内的感应：当同一电缆中某一芯线通过很强的干扰电流时，将在其他芯线感应出很高的干扰电压，并在终端联接设备上以共模干扰与差模干扰的形式出现。此外，不同能量等级的强电与弱电回路共用同一电缆时，当强电回路的电能突变，也会对弱电回路感应出不能接受的干扰，因而，应当尽量避免这种做法。 2.3、耦合 在开关场，电磁干扰主要经电感耦合、电容耦合及传导耦合等途径引入二次设备。 (1)、电感耦合： 电感耦合有两个渠道： 一是当隔离开关操作产生的高频电流或雷电电流通过高压母线时，在高压母线周围产生了磁场，其中的一部分H2将二次电缆包围，因此在二次回路中感应出对地的共模干扰电压传到继电保护装置等二次设备的端子上,若二次回路的走线不合理，例如同一个回路中的一根导线利用了一根电缆中的一芯，而其回程导线却利用了另一根电缆的一芯时，由于这两根芯线间的距离很大，在它们之间将包围很大的磁通，从而会在同一回路的两根导线间产生很大的差模干扰电压，这种设计或施工中的可能失误，必须避免。 二是指通过高压母线的高频电流，最容易通过接在母线上的集中电容注入电网，电容式电压互感器(CVT)、高频通道的高压耦合电容器就是这样的高频电流最好的入地通道。在图1中，当高频电流I经母线所接高压电容器入地时，二次电缆、CVT的中间变压器的高低压线圈层间、互感器的接地线、变电所接地网和二次电缆所接负载形成了一个闭合回路，包围了由高频电流产生的磁通H1，在闭合回路中感应出电压，传到继电保护装置等二次设备端子上。接地引下线与二次电缆间的距离D愈大时，所包围的磁通越多，在闭合回路上感应的电压越高。在二次回路所接设备上感应的共模干扰电压e可用下式表示： e= -dψ/dt = -（μL/2π）*[ln(D/R)]*(dI/dt) 其中的人为可控因素是L、D及R 。据估算，在400kV变电所中，当L=3m，D/R=10时，可能产生的感应电压e将达10kV ，这个电压的数值远较上一项的感应电压为高。因此，对于CVT、高压耦合电容器来说，降低电容器的底座高度L 、电容器接地引下线采用多股导线(即增大R)和尽可能使引下二次电缆紧靠接地引下线(即减小D)是十分必要的，这是对设计和施工的基本要求。 图1