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摘要：电力系统是维持人们正常工作和生活的必须，然而，电力系统也是存在巨大危险与威胁的组织。一旦受到雷击，很有可能导致电力系统出现短路等问题。当电力系统出现故障的时候，就会进行各种错误的操作，产生暂态干扰电压，通过相应的途径进入到继电保护系统中，有可能出现数据出错或者是死机的现象，从而影响了继电保护系统的正常运转。如果出现更加严重的故障，则有可能损坏二次回路的绝缘以及保护庄重中的电力元器件，造成严重的安全问题。主要对继电保护二次回路的干扰问题与措施进行了简要的分析与概述。
关键词：发电厂；继电保护；二次回路；抗干扰措施
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。
1.发电厂干扰源
发电厂电气设备导线按照一次电缆，二次电缆分层布置，通常都会一排排的捆扎。这样做确实有不可替代的好处，可以使电缆整齐美观、便于固定以及维修检查，但是也有无法避免的问题。电缆进行这种线圈式捆绑，会使得设备电缆的导线之间存在不同程度的耦合感应作用，产生干扰。一次导线因为电压等级高，电流大，会产生更大的干扰。这种干扰严重的时候会导致设备性能降级甚至是设备功能故障，无法正常工作。电缆中导线之间耦合而产生干扰，是电气工程中最常见的干扰模式之一。
当发电厂的接地部件或避雷器遭受雷击时，雷电波在释放过程中折射、反射，在电气设备中传导，发生二次放电，很容易导致继电保护装置误动作甚至烧坏灵敏设备。发电厂高压断路器合分闸操作时，在断路器的两个触点间就会产生电弧闪络，形成高频阻尼振荡波，出现高频电流，特别是在空载线路合分闸过程中，因为电容效应，电弧很容易发生重燃。高频电流通过接地电容流入地网，将引起地电位的波动。高频电流通过一次母线时，将在母线周围感应很强的电场和磁场，从而对附近二次回路和保护设备产生高频干扰，发电厂内发生单相多相接地故障时，在发电厂地网中和大地中流过不同程度接地故障电流，使得地网电位升高，不同地点产生电位差，该电位的幅值决定于地网接地电阻及入地电流的大小，按我国有关规程规定其最大值可达每千安故障电压10V。
发电厂电压较高的长电缆跳闸回路，电缆芯线间分布电容较大，随着线路容抗增大到一定值后，便有可能使得加于继电器线圈上的电压高于该继电器线圈的释放电压，从而引起线圈动作，保护误出口。当断开直流接触器或者继电器的线圈时，因为电感线圈的能量难以释放会产生宽频谱的干扰波，其干扰频率甚至可达到50MHz。对同一电源系统相近的其他回路产生严重的电磁干扰。如今手机和对讲机等移动通信经常会出现工具保护装置周围，高能辐射设备发出交变的电磁场信号，耦合到附近的保护设备的回路中，感应出高频电压，形成一个干扰源，导致继电保护装置不正确动作。
2.常见干扰源
2.1 50Hz 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。
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3.继电保护二次回路的抗干扰措施分析
3.1静电耦合的预防
①减小二次电缆与母线平行布置的长度，合理布置干扰源与被干扰回路的相对位置。通过加大一次设备与二次电缆的空间距离，减小两者之间的分布电容，增加耦合阻抗。
②在二次回路适当地点，如保护装置直流的电源入口、交流电流电压互感器二次回路接入保护前增加抗干扰电容，可明显增加抗干扰能力。
③按《变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范》规定，变电所出口中间继电器动作电压在（55%～70%）Ue之间。两外保护采用220kV的强电开入代替24V的弱电开入，也可以增强抗干扰能力。
④采用屏蔽电缆，并将屏蔽层与地网可靠连接，可对静电干扰、电磁干扰及高频干扰起到有效的抑制作用。当然采用屏蔽电缆的抗干扰效果与屏蔽层使用的材料、制作工艺，接地方式等有关。屏蔽电缆除了对静电干扰有较好的抑制作用外，对电磁干扰和高频干扰也有很好的抑制作用。
⑤充分利用变电所中的自然屏蔽物可以进一步提高抗静电干扰能力，如电缆隧道和电缆沟盖板中的钢筋、各种金属构件、建筑物中的钢筋等，都是良好的自然屏蔽物，只需在施工中注意将它们与变电所接地网连接起来就可形成良好的静电屏蔽。
3.2沿高频电缆敷设接地铜线
若高频同轴电缆只在一端接地，在隔离开关操作空母线等情况下，必然在另一端产生暂态高电压。即可能在收发信机端子上产生高电压，可能中断收发信机的正常工作，甚至损坏收发信机部件。在开关场，高频电缆屏蔽层在结合滤波器二次端子上，用大于 10mm2 绝缘导线连通并引下，焊接在分支铜导线上；在控制室内，高频电缆屏蔽层用 1.5～2.5mm2 的多股铜线直接接于保护屏接地铜排，实现接地。要注意的是，个别人误以为收发信机机壳能可靠接地，只把高频电缆屏蔽层接到收发信机接地端子，而没有直接接到保护屏接地铜排上，这可能只是一点接地。为了进一步降低开关场和控制室两接地点间的地电位差和电流流过高频电缆屏蔽层引起的电压降，在紧靠电缆处敷设截面为100mm2两端接地的接地铜线，该铜线在控制室电缆层处与地网相接，并延伸至与保护屏等电位面相连；在开关场距结合滤波器接地点 3～5m处与地网连通，并延伸至结合滤波器的高频电缆引出端口。
3.3电磁感应的预防
①电缆沟的布置尽可能与一次载流导体成直角，尽量减少平行段的距离。对于直流电流、交流电流、电压互感器二次回路中的ABCN回路均应将同一回路的电缆芯安排在同一根电缆中，不仅是降低感应电压的有效措施，而且对任何频率均有很好的抗干扰效果。
②为防止感应磁通入二次回路，消除二次回路的感应电压，在干扰源与二次回路之间设置电磁屏蔽，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。同时，在选择控制电缆时，应严格达到导磁系数、高频集肤效应及屏蔽层电阻等规定的要求。
③对于非磁性材料的屏蔽层，由于导磁率与空气的导磁率相近，其干扰磁通可达电缆芯。而在高频干扰磁场时，在屏蔽层中感应出的涡流，能与干扰磁通抵消，使芯线不受影响。这种屏蔽的有效频率一般在10～100Hz之间，且与屏蔽层的电导率、厚度及电缆外径成反比。
结语：
抗干扰措施应根据实际的需求和控制负荷进行选择，运用多种方式能更好地避免本身系统、周边环境或其他原因导致的电磁场对控制回路动作的影响。当前在各发电厂广泛采用的几种抗干扰措施，在实践过程中均表现出了不错的效果。部分人员误操作带来的瞬时高压、强电流的干扰，可通过智能电力控制系统的实施来消除，在各发电厂的升级改造中，对控制系统的去人工化，是保证电力系统稳定性的重点之一。
参考文献：
[1]李伟明.继电保护二次回路抗干扰措施浅析[J].价值工程，2010（36）.
[2]电力系统继电保护实用技术问答[M].北京：中国电力出版社.
论文作者:安福旺
论文发表刊物:《云南电业》2019年3期
论文发表时间:2019/9/25
标签：干扰论文; 回路论文; 电缆论文; 屏蔽论文; 电流论文; 电压论文; 抗干扰论文; 《云南电业》2019年3期论文;