对非电量开入跳闸回路加装大功率继电器抗干扰措施的探讨

对非电量开入跳闸回路加装大功率继电器抗干扰措施的探讨

周明文

广东大唐国际潮州发电有限责任公司  广东 潮州 515000

摘要：本文介绍了某电厂因现场干扰信号引起瓦斯保护误动导致启备变跳闸的案例，论证了非电量开入跳闸回路需加装大功率继电器以增加保护装置抗干扰能力的必要性。

关键词：非电量 ；屏蔽 ；光电偶合元件；大功率继电器

引言：微机继电保护装置的开入、开出量一般均采用光电耦合器，而光电耦合元件的导通电流很小，即动作功率小、等效电阻大，一般只需几毫安即可导通。一旦直流回路上受到干扰，很容易引起光电耦合元件误导通，使保护装置误动。

1 电缆抗干扰措施

生产现场存在很多的干扰信号，主要有直流接地、交、直流电缆混用及其它方面的干扰。所以现场所使用的二次电缆，均要求将屏蔽层在控制室和就地两端接地，这样在电缆芯与屏蔽层之间就会形成一个电容，电缆越长，电容就越大。

二次电缆采用屏蔽电缆并将屏蔽层两端接地，目的在于抑制外界电磁干扰。而二次电缆处在生产现场强电磁干扰环境中，干扰源为外部带电导线，带电导线所产生的磁通包围着电缆芯线及屏蔽层，并在上面产生感应电动势。如将屏蔽层两端接地，则在屏蔽层中将流过屏蔽电流，这个屏蔽电流产生的磁通，包围着电缆芯和屏蔽层，将抵消一部分外部带电导线产生的磁通，从而起到了抗干扰作用。

2 防止保护误动措施

如果电缆芯所在的直流系统发生接地，在这个电容上就会有充、放电的现象，如电缆很长，电容相对比较大，则这个充、放电过程会使“光耦”导通，或使动作功率较小的继电器动作。发生交、直流电缆混用时的现象也是如此。因此，在非电量保护的“直跳”回路（瓦斯、母差、失灵直跳）中加装大功率继电器作为重动继电器，防止在上述干扰情况下保护误动。这个继电器要求动作功率不小于5W。

3 启备变开关异常跳闸原因分析

某电厂在2号机组检修期间，1、2号启备变带2号机组6kV段运行，由于本体重瓦斯保护动作，将在运行中的6kV段20BBA02、20BBB02、20BBC02（备用电源进线）开关跳开，造成6kV、380V段厂用电失电。经对保护装置及故障录波器的检查分析，保护装置无任何保护动作信息，故障录波器无电压、电流异常信息，系统当时无故障，厂内无辅助设备事故跳闸，均未发现异常，确认是二次回路的问题。经过对启备变保护装置及二次回路的检查和分析，认为事故原因如下：

（1）启备变保护装置为北京四方公司生产的微机变压器保护装置，属于早期产品。装置中的非电量保护输入回路采用光电耦合元件构成，光电耦合元件导通电流非常低，即动作功率非常小，等效电阻相当大。瓦斯继电器接点取自变压器本体，经长电缆引入保护屏，电缆芯对地存在着电容，保护回路如图1所示。

图1   瓦斯保护接线原理图

（2）瓦斯保护误动原因分析

在1、2号启备变跳闸前，1号机组直流系统频繁发生接地，而且接地点也在频繁变化，直至启备变跳闸后，仍有接地现象，因此，直流系统接地是导致1、2号启备变跳闸的直接原因。因为当直流系统接地时，由于电缆电容效应的影响，将导致光耦元件导通，从而引起保护装置动作。等效电路如图2所示：

图2  直流接地时的等效电路图

图中：C1为L电缆缆芯对地等效电容，C2为直流系统110V负极对地等效电容，C3为直流系统110V正极对地等效电容，考虑直流系统110V正、负极所接电缆很多，C2、C3可能大于C1，R1为继电器J1电阻，R2为继电器J1至直流系统110V负极等效电阻，R3为直流110V电源等效内阻，正常运行时，U1=U2=U3=-57V，继电器J1两端电压U12=0V。直流系统正、负极接地的暂态过程为一阶电路零输入响应，对于电容电路，电压变化方程为        。直流接地造成继电器误动的原因是接地后加在继电器两端不断衰减的电压U12。由于R1远大于R2、R3，因此，R1*C1的绝对值将很大，当直流系统接地时，对地放电的时间也相对较长。对于动作功率较小的继电器或光耦元件，将导致其误动。

结论：该启备变保护为微机保护，非电量输入采用了光电偶合元件。由于未加装大功率继电器，根据上述分析，可以确认，直流系统接地是造成保护误动的直接原因。

针对上述问题，对非电量输入采用光耦元件的回路，要求加装大功率继电器，防止保护受到干扰时误动。

参考文献

[1]周富贵. 变电站二次电缆抗干扰方法研究与探讨[J]. 城市建设理论研究:电子版, 2011, 000(022):1-5.

[2]《防止电力生产事故的二十五项重点要求》（国能安全[2014]161号）.