提高电力继电保护二次回路抗干扰措施

提高电力继电保护二次回路抗干扰措施

曾伟薇

（国网福建省电力有限公司泉州供电公司福建泉州362000）

摘要：继电保护装置作为电力系统的重要组成部分，其健康状态直接关系着整个电力系统正常运行，根据对目前继电保护事故的统计发现，二次回路干扰占有重大比例，因此对继电保护二次干扰源及干扰措施的研究具有重要的意义。文章在简要阐述继电保护二次回路干扰源的基础上，对二次回路抗干扰措施进行了分析，对保证继电保护装置正常运行及整个电力系统的稳定具有重要意义，也可为相关工作者提供实践参考。

关键词：继电保护；二次回路；抗干扰措施

引言

电力系统经常遭到雷电侵扰，不时发生短路等故障，还会对一次设备进行各种操作，此时都会产生暂态干扰电压，通过静电耦合、电磁耦合或直接传导等途径进入继电保护装置，如果不采取有效措施防御，容易造成继电保护及安全自动装置的误动或拒动，造成监控系统的数据混乱及死机等现象，严重时会损坏二次回路的绝缘及保护装置中的电力元器件，对电网的安全构成严重威胁。

1继电保护基本要求

1.1选择性

应能仅切除故障部位，尽量缩小停电范围。速动性。即当系统发生故障时，保护装置应尽快动作。

1.2灵敏性

指保护对异常现象及故障的反应能力，一般用灵敏系数来衡量，其值愈高，表明反应能力愈强（灵敏系数，在电流保护中，是指保护区最小值的短路电流与继电保护装置一次侧动作电流的比值。对相间保护，为保护区未端两相短路电流最小与继电保护装置一次侧动作电流的比值）。

2继电保护二次回路中常见的干扰源

2.150Hz工频干扰。当大电流接地系统发生单相接地短路时，变电站的接地网中会流过故障电流，此电流流经接地体的阻抗时便会产生电压降，使得变电站内各点的地电位有较大差别。在同一回路中有不同的接地点，分布在变电站的不同区域时，各接地点间地电位差就会在连接的电缆芯中产生电流。此外，地电位差也能在两端接地的电缆芯和多点接地的电缆屏蔽层中产生电流，使电缆芯线中产生干扰电压。

2.2高频干扰。当操作变电站内的开关设备，比如高压隔离开关切合带电母线时，将在二次回路上引起高频干扰。干扰电压通过母线、电容器等设备进入地网，产生频率为50Hz～1MHz不等的高频振荡，在二次回路上引起较强的高频干扰。

2.3雷电干扰。每当进入雨季，发生雷击时，由于电与磁的耦合，也会在高压导线和大地之间感应出干扰电压，称之为雷电干扰。

2.4控制回路产生的干扰。当断开接触器或者继电器的线圈时，会产生宽频谱的干扰波，其干扰频率甚至可达到50MHz。

2.5高能辐射设备的干扰。在高压区使用对讲机、移动电话等通讯工具，也将产生高频电磁场干扰。

这些干扰电压主要是通过干扰源与二次回路之间的耦合电容及干扰源与二次回路之间存在的互感，依靠电场耦合、磁场耦合、公共阻抗耦合、电磁辐射等传播途径，通过交流电压、电流、信号及控制回路的电缆进入保护装置，使微机保护不正确动作。

3如何有效的阻止上述干扰源干扰

3.1使用屏蔽信号较好的电缆。一旦电缆用于传导交流电流，会产生电压以及信号的回路，尤其是会通过开关的地方将带进保护装置的电缆的选用需要格外注意，可以选取屏蔽信号较好的电缆。一般这类电缆的屏蔽层的组成铜线的电阻系数都会较低。而且在发生雷电现象时，可以在继电保护的回路中起到屏蔽的作用，将产生的干扰信号疏散开，降低干扰影响。在铺设二次电缆的时候，可以用多股铜芯线包裹在电缆的两层屏蔽层上，最后再用热缩管将其固定封好，这是要注意，要把单股铜芯线的另外一边和地面靠紧，这样才能有效的起到抗干扰的效果。

3.2电磁干扰需要磁性材料来进行屏蔽。在干扰源与二次环路之间设置电磁屏蔽物，使感应磁通不能进入二次环路，即可消除二次回路的感应电压。工程中常用的措施就是使用带电磁屏蔽的控制电缆，其屏蔽效果与屏蔽层材料的导磁系数、高频时的集肤效应、屏蔽层的电阻等因素有关。屏蔽层采用高导磁材料时，外部磁力线大部分偏移到屏蔽层中，而不与屏蔽层内导线相关链，因而不会在导线上产生感应电势。高导磁材料的屏蔽层对各种频率的外磁场都有屏蔽作用。我们常用的钢带铠装电缆，钢板做成的保护柜，就具有较好的磁屏蔽作用。

3.3更换结合滤波器对于采用高频变量器直接耦合的高频通道，在其通道的电缆芯回路中串接一个电容器（约0.047μF，交流耐压2kV，1min）。由于高频电缆层两点接地，当高压电网发生接地故障，接地电流通过变电所地网时，在该两接地点间的工频地电位差将形成纵向电压引入高频电缆回路，可能会使收发信机高频变量器饱和，引起发信中断，造成100Hz频率收信缺口，使高频闭锁保护误动。因此，需在该回路中串接一电容，以阻断该工频电流。我们采用的方法是结合年度检修逐步更换原来不符合要求的窄带滤波器为在二次侧串有电容的宽带滤波器。

3.4沿高频电缆敷设接地铜线。如果高频同轴电缆一端接地且隔离开关操作空母线，则电缆另一端就会出现暂态高电压，此时在收发信机端子上会出现高电压，收发信机的正常工作就会受到干扰，因此而中断，严重的还有可以毁坏收发信机的部件。在开关场，高频电缆的屏蔽层通过至少大于10mm2的绝缘导线与结合滤波器二次端子相连接，并将其连通引下，与分支铜导线焊接连在一起。控制室中的高频电缆屏蔽层则采用1.5mm2~2.5mm2的多股铜线，与保护屏的接地铜排直接连接在一起，即可实现接地。

3.5二次回路采用屏蔽电缆。保护装置的交流电流、信号回路、电压回路、直流控制回路等由开关场引入的电缆均使用诸如KVVP2-22等型号的屏蔽电缆，利用电组系数相对较小的铜制作屏蔽层。要保证屏蔽电缆的屏蔽层两端实现可靠接地。在制作电缆头时，先利用多股铜芯线在其两端屏蔽层缠绕至少十圈，铜芯线的截面积为2.5mm2~4mm2，固定好以后再用热缩管封紧，然后将单股铜芯线另一头接地，并保证其可靠性。保护屏与屏底接地小铜排相连接，而开关端子箱则连接在可靠的接地点上。不过需要注意的是，抗干扰措施不能采用备用电缆两头同时接地的作法，因为开关场各处的地电位存在差异，如果备用电缆两端接地不能避免电流流过，从而其中排列不对称的工作电缆芯就会感应出电势，干扰保护。

3.6加强人员的专业技能培养。随着电力系统技术的不断发展，对继电保护的要求越来越高，计算机、电子及通信等先进技术的应用大大促进继电保护技术的发展。由于电力系统对微机保护的要求越来越高，不仅要具备保护功能，还要具备大容量的故障数据、信息存储及快速处理数据的通信功能。对于日益复杂化的电力系统继电保护，加强对继电保护人员的专业培训，以提高人员的专业技能水平，从而更好地保护电力系统运行的安全性与可靠性。

4结语

继电保护性能的可靠性和稳定性直接关乎整个电网的安全运行，电气设备出现故障问题的大半原因是因为继电保护二次回路的故障，继电保护二次回路的崩溃会引致电力系统运行崩溃甚至瘫痪，这样给电力系统带来的经济损失是巨大的，对于社会正常生产和生活造成极为严重的影响。作为电力系统的重要组成部分，继电保护装置的健康状态直接关系着整个电力系统的正常运行，以目前的统计数据来看，二次回路的干扰是继电保护装置最大的故障，所以研究继电保护二次回路抗干扰显得尤为重要。

参考文献

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