关于变电站继电保护二次系统接地技术方案的研究

关于变电站继电保护二次系统接地技术方案的研究

孙岩胡姿屹

（1、国网山东省电力公司检修公司山东省济南市250118；2、国网山东省电力公司检修公司山东省济南市250118）

摘要：变电站继电保护二次系统接地技术包括防雷接地、工作接地和安全接地的完全融合，三者共同发挥作用，才能做到继电保护的全面实施。随着社会的不断发展，使整个地球的磁场发生紊乱，使得变电站中继电保护的二次系统的接地技术中的电子和微电子设备常常受到干扰，而产生失误，很有可能导致重大事故。

关键词：变电站；继电保护；二次系统；干扰；接地技术

前言：

科技的进步推动了电力系统的快速发展，现代电网逐步朝着智能化、远距离传输、高压电方向迈进。变电站是电力系统实现远距离输电的重要环节，它的安全、稳定、可靠、有效运行影响重大，因此在实际工作中我们会运用大量的继电保护和测量设备来保障变电站的安全运行。

1继电保护的重要性

整个电力系统的安全维护当中应该以“防范”为主的观念，一旦发生重大事故，已是为时已晚，要注重安全措施的维护。

1.1继电保护的用途

当整个电网系统出现故障设备，危及安全运行的时候，例如三相短路、两相短路、单相接地等故障时继电保护就及时跳闸使被保护设备快速脱离电网，以免发生更严重的事故；在电网的运行过程中，如果出现不正常的现象或是设备出现故障，继电保护也会发出警告，以至于能够及早的维护，尽快使系统恢复正常的运转，使变电站的各个工作能够正常进行；继电保护对于电力系统的自动化和远动化及工业生产的自动控制方面的形成也是必不可少的技术。

1.2继电保护的原理

继电保护是运用什么样的原理来实现对于电网的保护，我们从几方面来进行分析。一方面是因为电路发生故障时，基本上会有电流突增、电压突降以及电流与电压之间的相位角发生变化的现象，继电保护系统抓住了这一特点；另一方面是利用正常与故障，保护内部与外部的各种物理量的差别来实现对于电网的保护，对于电流过大或过低，电压过低、过高或频率降低，电流与电压相位角的非正常，电压与电流比值的非正常，温度升高等，凡是发生非正常的信号都会使继电产生保护动作，非正常的现象越严重跳闸的速度就越快，及时的防止了事故的发生。

1.3变电站系统中继电保护的基本任务

在变电站系统当中，继电保护的基本任务包括以下几个方面的内容。

（1）迅速、自动、有选择地控制特定的断路器跳闸，借此来对系统或是线路中发生故障的元器件进行保护，避免故障继续扩大或持续对元器件造成破坏。

（2）能够对变电站中各种电气设备的异常运行情况进行反映，并按照预先设置好的运维条件，发出相应的报警信号，同时减轻负荷，并自动完成跳闸。在这一过程中，通常不要求继电保护装置快速动作，只需要保护装置按照异常现象对电力系统及其各个元器件形成的危害程度进行相应地延时，以此来防止因干扰造成的误动作。

2变电站二次系统干扰

2.1雷击的干扰

雷击是电力系统一种常见的现象，包括直接击中电气设备从而损害的直接雷击，以及击中电气设备周围物体产生感生磁场的间接雷击两种，避雷针等防雷装置的普及在很大程度上减少了直接雷击现象的产生。在理想情况下，主接地网阻抗设想为零，然而实际上主接地网是存在阻抗的，因此在雷击电流引入大地的过程中，会产生较强的感应电动势。然而，这种幅值大、变化快、时间短的暂态干扰，对于集成化程度很高的二次系统设备来说，会很容易产生干扰，影响二次系统的正常运行，甚至破坏二次系统设备。

2.2一次系统短路的干扰

一次系统设备是变电站内部最大的暂态干扰源，当一次系统设备发生接地短路故障时，流入主接地网的短路电流会在接地网上形成电压降，并且幅值较高，容易导致包括相关电缆在内的二次设备的绝缘击穿，甚至直接损毁。此外，短路电流还可以在二次电缆上产生感应电动势，从而对二次设备的正常运行产生干扰。尤其是一次系统短路故障时，继电保护二次系统设备还处于故障识别、处理期，更容易引起继电保护装置的误动。

2.3电气操作的干扰

在变电站内部设备中，断路器、隔离开关等一次设备的开断操作同样会对二次系统设备产生干扰。其中，具有灭弧装置且动触头移动较快的断路器，在分合闸时电弧发生重燃的概率较小；而隔离开关则不具备灭弧装置，容易在分合闸时电弧发生重燃，从而形成电弧重燃过电压和充放电涌流，从而对二次系统设备产生干扰。尤其是当前，电力系统容量不断增加，电压不断加大，隔离开关开断操作中的断口电压也随之提高，容易产生重燃甚至多次重燃。

3变电站继电保护二次系统接地技术

3.1变电站二次系统等电位接地网

在变电站一些继电保护装置较为集中的地方，如主控室、保护室、配电室等场所，应当敷设二次系统等电位接地网，并要求绝缘子与主地网之间是相互绝缘的。此外，敷设二次电缆的场所，如LCP柜、开关场端子箱、配电柜等，也应当敷设等电位接地网，另外还应当使用与主接地网相连的铜排连接就地保护小室、通信室和集控室。以上所用铜排的截面积应不小于100mm2。应当注意的是，室外等电位接地网与主地网相互连接时，尽量远离一些容易被高电压击穿的设备以及避雷针的接地点等地，一般距离应大于15m。

3.2室内保护屏柜等电位接地

室内继电保护以及安全自动装置屏柜内同样应当敷设截面大于等于100mm2的接地铜排（以下所提铜排均与此规格相同）。具体操作步骤如下：首先在屏柜下部沿水平方向用直径为8mm螺栓固定接地铜排两端，然后在铜排上应均匀分布数个连接孔，以方便电缆屏蔽线、电流/电压互感器、二次回路接地线和其他接地线与铜排的连接，接下来在屏柜的门柜之间固定黄绿相间的专用接地软铜线，并用螺栓将其与柜内的接地铜排进行压接，并用其将保护屏柜上各种二次系统设备的接地端子与接地铜排连接。

3.3二次电缆及相关设备等电位接地

用于连接变压器、电压互感器等变电站一次设备与主控室、保护室等的二次电缆，需要借助使用金属管，将一次设备的接线盒引至二次电缆就地端子箱。若分段连接，则金属管应该在连接处实现可靠烤接；若金属管末端使用蛇皮管，还须用火泥将蛇皮管与金属管的连接处封好。

3.4交流二次回路等电位接地

需要注意的是，电流互感器的二次回路应当只有一个接地点，并且接地点应当同样装设在不小于100mm2的接地铜排上。由电流互感器组合的电流回路的接地点，应装设于屏柜内的接地铜排上；相对独立的电流回路的接地点，应装设在配电装置户外端子箱内的接地铜排上；备用电流互感器的二次绕组则可以直接从根部引至就地端子箱，经接地铜排接地。

结语：

变电站是电力系统实现远距离输电的关键环节，它的安全稳定运行与否关系重大，尤其是现代电力系统的电压等级不断升高，对变电站继电保护设备的抗干扰能力提出了更高的要求。考虑到变电站内众多的电气设备、复杂的电磁环境，采用合理的接地技术是保障二次系统设备正常运行的有效途径。

参考文献：

[1]唐宝锋，范辉，贺春光.二次系统等电位接地网的敷设[J].电力系统保护与控制，2009，34（17）.

[2]洪建军.综合自动化变电站微机保护抗干扰研究[D].浙江大学，2008.

[3]张勇.变电站继电保护二次系统接地技术方案研究[D].华北电力大学，2012.