关键词：变电站；继电保护；电磁干扰
引言
在人们日常生活生产活动开展期间，电力资源有着广泛的应用，且取得了理想的应用成效。因此，电力企业需要大力进行电力工程的施工建设，应用现代化的先进施工技术与供电设备保质保量地完成工程建设工作，确保工程后续投入使用后有着较好的应用效果。电力系统运行期间，继电保护装置的电磁干扰问题发生率较高，使得电力系统运行情况受到严重影响，因此要求电力企业检修部门能够对导致电磁干扰下的变电站继电保护装置具体故障表现、原因进行探究，以找出解决方案，减少断电时间，提升供电服务质量。
1继电保护电磁干扰问题概述
高压变电站在电力系统工作期间发挥着非常重要的作用，由于其工作过程中会形成强电磁场，会对安装的继电保护装置工作性能产生不良影响，严重时会导致变电站继电保护装置发生拒动、误动等问题，使得电力系统不能得到继电保护装置的有效保护而会出现运行异常问题，最终使用户得到的用电服务质量较差。因此，变电站继电保护电磁干扰问题需要引起电力企业电力设备检修人员的高度重视，需要找出有效的解决方法及抗干扰措施，以确保继电保护装置的抗干扰能力得到显著提高。分析继电保护装置干扰源可知，由于当前应用于变电站继电保护装置的器件大多属于微电子器件，具有电磁敏感度高、抗干扰能力差等特性，所以在受到外部环境、设备自身因素的干扰下，会发生电磁干扰问题。其中，外部环境中的干扰源包括雷击、设备开关操作不当等，自身因素则包括装置电子线路、电磁继电器线圈突变磁场等。
2继电保护外部电磁干扰来源
2.1接地故障形成的干扰
变电站设备运行时会产生较大电流，设备运行的过程会受到外界环境的干扰，所以变电站内大部分运行于户外的设备都会安装接地线以确保变电设备的安全运行。而接地故障同时也是继电保护干扰的一大源头，接地设备在运行发生故障时，接地故障电流会流经变电站的中心点并经接地网络重新回到故障处，从而造成接地网中的压差升高，形成电磁干扰影响变电站继电保护功能发挥作用。
2.2内部干扰源
内部干扰源是继电保护装置电磁干扰的主要因素。电力系统运行结构、电气元件布局方式及电力资源生产工艺等都影响继电保护装置，形成了电力系统内部电磁干扰。生活实践中，一旦杂散电感和电容的结合匹配度降低，将造成不同的信号感应；长距离传输将形成电磁波反射[1]；多点接地则将引发电位差干扰。
2.3断路器故障形成的干扰
断路器在电网系统中的作用是在电流或电压出现异常时断开故障设备，从而保障供电网络的正常运行，提升电网的供电质量和用户用电的可靠性。但若在断路器工作过程中，断路器控制回路中的电感线圈发生故障就产生频率范围较宽的电磁干扰，此故障产生的电磁干扰在正常运行的继电保护系统中就会影响设备的正常运转。
2.4雷电产生的电磁干扰
变电站在进行工作的时候自身会产生很大的电荷。尤其是在夏天的时候，经常会出现雷雨现象，可能会出现雷击电线的状况，如果雷电正好击中户外建立的电线结构架，这时候雷电中的电流就会以很快的速度进入到变电站的供电网络中。如果继电保护系统的屏蔽层正好在其他的电线网络层上，就会产生高频电流。所以变电站的继电保护系统就会感应到这些干扰因素，严重影响了我国高压发电站继电保护系统所发挥的保护作用，还有很大的可能损坏变电站所使用的继电保护设备，进而影响到整个电力工作的进行，不利于我国社会市场的发展。我国一部分山区和雷电频发的地区的电线网络就很容易受到雷击电磁波的干扰，所以我国的高压变电站应当把重视并提高雷击现象频发地区的抗干扰措施。
3继电保护装置电磁干扰的耦合路径
3.1继电保护装置电磁干扰的直接耦合
直接耦合是继电保护装置电磁干扰最常见的耦和途径[2]。一旦两个电流回路的阻抗相同，继电保护装置将发生直接耦合形成电磁干扰。通常，引发直接耦合的阻抗具有多样性和常见性特点，一段导线、一个梁端网络等都可成为耦合的阻抗。如图1所示，电路Ⅰ、Ⅱ中，阻抗Z通用于两个电流回路内部。一旦两个电流回路的功率差值较小，则电路Ⅰ、Ⅱ中的电流信号将形成干扰，干扰Z阻抗的共同引线或是共同地线，而电压降的叠加造成了继电保护装置电磁干扰的直接形成。
3.2电磁干扰的电场耦合
电场耦合也被称作为电容耦合，通常发生在存在电压差的两个回路中，如图1电耦合电路示意图，引线与回路II之间会感应生成一个微弱的电场，偏差电流会在50Hz的工频220V电压以及电容C1、C2的作用下产生，在接地装置的作用下，所产生的偏差电流流向中性线，在经过电容器C1时就会在II回路中产生压降，此压降与正常工作的电磁信号叠加时就会形成电耦合现象。
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图1电耦合电路示意图
4继电保护装置扛电磁干扰的有效途径
4.1减少二次回路所受干扰
近来随着电网信息化的快速发展和电压等级的不断提高，变电站内的一二次设备所受干扰也日益严重，低阻值接地网虽然可以很大程度减少干扰对二次回路的影响，但变电站继电保护二次回路依然面临着很强的电磁干扰环境。减少继电保护二次回路所受干扰主要有以下三种措施：（1）使用屏蔽板增加被保护回路的接地电容；（2）使用密闭中空导体将被保护对象进行封闭；（3）采用导磁性能高的磁通分路材料以实现消弱磁场的目的。
4.2利用滤波抑制干扰因素的影响
滤波是我国高压发电站中继电保护设备所采用的重要方式之一。在继电保护设备模拟信号输入的过程中非常容易受到外来因素的干扰，比较常见的干扰因素有共模干扰和差模干扰。而滤波正好能抑制这些干扰因素对继电保护系统的影响。所以发电站的管理人员应当在模拟输入的设备中增加滤波器设计，很好的抑制频率重叠现象。
4.3继电保护室及控制室的屏蔽
为了使二次设备正常运行，一方面要求在一次干扰源上降低干扰水平，尽可能降低一次设备的接地阻抗，降低因注入高频电流产生的暂态电位差，并构成一个具有低阻抗的接地网，以尽可能降低变电站内的地电位差，从而降低对二次回路及设备的干扰；另一方面，在变电站的设计和建设中应采取相应措施，使得传到这些二次设备上的干扰降低到它们可以接受的水平。继电保护室或控制室实现屏蔽的主要措施有两条，一是将所有房体结构的加强筋和钢结构等全部焊接联通，这样可以取得20dB的屏蔽效果。二是对控制室包括地板在内装一金属夹层，实现连续的金属屏蔽。在施工过程中必须保证屏蔽金属板（网）间的相互联通。
结语
变电站继电保护电磁干扰问题对于电力系统的正常运行产生的影响非常大，如果不及时解决会导致人们的各项基于电能的活动难以开展。因此，继电保护设备厂家应该提高继电保护产品的扛电磁干扰能力，同时，电力企业检修部门需要对变电所继电保护装置工作期间常发生的电磁干扰问题加强研究，掌握问题判断方法与处理措施，以便在第一时间对干扰问题进行准确分析与判断，明确处理方案，使问题得到及时处理。
参考文献
[1]刘 峰，杨 超，马晓卉.浅谈变电站继电保护装置抗电磁干扰问题[J].中国新技术新产品，2016，（11）：76-77.
[2]林明楷.浅析新型智能变电站继电保护跳闸实现方式[J].河南建材，2016，（2）：132-133.
论文作者:陶保震
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 18期
论文发表时间:2020/1/16
标签：干扰论文; 变电站论文; 电磁干扰论文; 保护装置论文; 继电论文; 继电保护论文; 回路论文; 《当代电力文化》2019年 18期论文;