论文指导

微机保护装置的干扰源及其防护措施

  摘 要:多种干扰源产生的强电磁干扰, 容易对继电保护装置造成干扰, 使保护误动或拒动, 危及系统安全稳定运行。本文介绍了干扰产生的来源,抗干扰的一些措施, 并对这些措施的原理及实现方法进行了简单的阐述。

  关键词:变电站干扰的来源,屏蔽层接地,等电位接地网,互感器的二次回路

  1引言

  在高压变电站内,由于系统内发生接地故障、倒闸操作或者雷击等原因都将产生较强的电磁干扰。会对弱电的微机继电保护装置造成强电磁场干扰, 干扰电压主要是通过交流电压、电流回路,信号及控制回路的电缆进入保护二次设备,使装置的“读程序”或者“写程序”出错,导致CPU执行非预定的指令,或者使微机保护进入死循环。从而影响系统稳定运行。为使继电保护装置安全可靠地运行, 我们希望可以降低干扰源的干扰水平, 但是实现起来很难, 如雷击、短路故障, 并不是我们所能控制的。因此, 我们的重点是断开二次回路及设备与一次回路之间的耦合, 降低一次干扰源对二次回路及设备的干扰。

  2外界干扰的来源及其造成的影响

  2.l 雷击干扰

  雷击是变电站二次设备及其相应回路受干扰的主要来源。据有关资料表明,在雷电主放电过程中,沿雷电通道会流过幅值很大的(最大可达几百千安)、延续时间为近百微秒的冲击电流。当雷击发生在变电站或输电线路上时,雷电冲击波将经变电站内母线传导,最终经避雷器流入大地。在这个过程中由于电磁耦合作用,将在二次回路导线与地之间感应产生干扰电压。

  在雷电冲击波上升过程中受干扰的二次回路可以感应1000V的干扰电压,这将对继电保护装置造成严重的威胁,这个干扰电压足以使微机保护装置的元器件被击穿损坏。

  另外,雷电流在变电站内注入大地必然经过一次设备的接地线而注入变电站的地网。由于变电站地网的接地阻抗,使雷击时变电站内的暂态地电位和地网不同点的电位差产生电流。干扰被屏蔽回路而降低保护装置的运行可靠性。

  2.2 隔离开关操作过程产生的干扰

  隔离开关在带电操作(合上或断开)空母线或空线路过程中,对变电站内的二次回路及二次设备也是一种较大的干扰。隔离开关在带电操作的过程中,由于其动作速度慢及空气去游离能力差,使电弧多次熄灭和重燃,造成系统操作过电压和高频谐振电流流过母线,在母线周围产生强烈的高频电磁场,辐射到二次回路或通过电磁耦合传到二次电缆中,造成对二次回路和二次设备的干扰,使保护装置正常工作受到影响。

  母线上的高频电流最终经过接地电容(如容式电压互感器等)注入地网,引起地网的地电位和地网不同点的电位差。在二次电缆的屏蔽层中感应出高频电流,从而干扰被屏蔽的二次回路。使干扰信号由二次电缆进入保护装置,使之受到不同程度的干扰,同样使装置不能正常工作。

  2.3 接地故障产生的工频干扰

  在变压器中性点直接接地的变电站中,当系统发生接地故障时,接地故障产生的故障电流将经过变压器的中性点,流入地网并经大地和架空地线流回到故障点。由于地网的阻抗,当故障电流流过时,地网的电位将高于大地电位,并且在地网的不同点出现电位差。将在电缆屏蔽层感应出工频电流,从而干扰被屏蔽回路。地网的地电位高于大地电位,这将使高频保护的通信受干扰,甚至烧坏高频电缆的屏蔽层,高频保护受到威胁。

  2.4 静电放电的干扰

  工作人员在日常工作中,人体和衣物、地毯磨擦或通过静电感应可以产生高电压。当工作人员带有高电压静电后触及保护装置时,装置可能遭受上千伏的放电电压,保护装置的元器件可能被损坏或使逻辑打乱。当工作人员身上的静电在保护装置附近放电时,装置将受到放电的电磁辐射,这同样也会使装置中的逻辑打乱。也就是说静电放电也是保护装置的一种干扰源。

  3二次电缆屏蔽层的接地

  二次电缆应在一次配电区域和主控室两端分别接地,若二次电缆只在一端接地, 在隔离开关操作等情况下, 必然在另一端产生暂态高电压。, 将在控保屏的端子上产生高电压, 可能中断收保护装置的正常工作, 甚至损坏收保护装置的部件。

  二次电缆两端接地的具体接法是: 在配电设备区域和控制室内, 将二次电缆屏蔽层用不小于4mm2 绝缘接地导线,接在专用接地铜排上, 实现接地;同时,接地铜排用不小于50 4mm2 的塑铜线接至等电位地网上, 实现接地。

  要注意的是, 个别人误以为只需把二次电缆屏蔽层接到设备外壳的接地端子, 而不必将其接到保护屏专用的等电位接地铜排上, 这可是错误的。实践证明,由于开关场各处的地电位不相等,虽两端直接接地,但未接到等电位地网的电缆屏蔽层中仍然会有电流流过,这对于其中不对称排列的工作电缆芯会感应出电势,从而对保护造成干扰。

  4等电位接地网

  对于集中在主控室的继电保护装置, 应该把它们都置于同一等电位平台上, 该等电位地网与主接地网只有一点联接,我们一般选择将其在主控室电缆出口处(电缆沟或电缆竖井处),与主接地网连接。

  这样等电位面的电位可以随着地网的电位变化而浮动, 避免控制室地网的地电位差窜入继电保护装置, 有利于屏蔽干扰。构造该等电位面,在控制室制作一个由铜排连接成的目字型框架, 此框架与各保护屏接地铜排相连。

  为了进一步降低高压设备区域和控制室两接地点间的地电位差和电流流过二次电缆屏蔽层引起的电压降, 我们要求由保护屏等电位地网处敷设截面不小于100 mm2的接地铜排至一次设备区域,。该铜排应对地绝缘,用于一次配电区域端电缆屏蔽层的接地。

  5电压、电流互感器二次回路的接地

  二次电流、电压回路应有一接地点,是为了保证人身和设备的安全。因为如果电流、电压互感器的二次回路没有接地,则互感器一次侧的高电压将通过一、二次线圈间的分布电容和对地电容形成分压,将高压电引入二次回路,其数值取决于二次回路的对地电容的大小。若二次回路有一接地点,便会使二次回路的分压为零,达到了二次回路不受一次高压的干扰的目的。

  所以应严格执行反措要求,对于几台同一电压等级电压互感器的N相分别引入控制室,并接到同一零相电压小母线经一点接地。对电流互感器的二次回路应有一个接地点,并在配电装置附近经端子排接地。对于有几组电流互感器连接在一起的保护装置,分别引入保护柜。在保护柜上经端子排一点接地。

  同时,对电压互感器二次绕组(星形ABC相),三次绕组(开口三角形L相)的应严格分开。

  6其他措施

  除了以上几项工作量比较大的主要措施外,还有许多减少保护装置干扰问题的方法:微机保护硬件采取相应的抗干扰措施。比如采用VFC数据采集系统,使模拟系统和数字系统在电气上完全隔离,大大增强了装置硬件的抗干扰能力。电缆敷设时采取的措施高压电缆不与控制电缆敷设在同一管道或同一沟道内,至少不得在同一电缆架上。

  除此以外,还有很多减少干扰的措施,就不一一赘述了。

  7结束语

  干扰问题是造成继电保护装置不正确动作的主要原因之一, 解决好这个问题, 将可以显著提高保护的正确动作率。本文介绍的几种解决变电站保护装置干扰问题的方法,是总结了以往的实践经验,具有较高的可操作性。同时效果明显,保护装置正确动作率比以往有明显进步,对于变电站的安全运行起到了重要的作用。

  参考文献

  【1】 步海燕《微机继电保护装置的干扰与抗干扰设计》[J]电网技术 2007.6:195-197

  【2】 王梅义《电网继电保护应用》[ M] . 北京: 中国电力出版社. 1999

  【3】 史登祥《继电保护装置抗干扰措施探讨》[J]农村电气化.2008.1:11-13

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