变电站继电保护二次系统接地技术方案探究

李国军

摘要：随着变电站逐步实现微机化、集成化、自动化后，对操作环境的电磁情况要求也越来越高，此外，变电站内为数众多的高电压等级的一次设备同样会对变电站的二次系统产生一定的干扰。文章在阐述变电站继电保护二次系统接地的原因和意义的基础上，对三种常见的二次系统干扰源进行了分析，并就变电站继电保护二次接地技术方案进行了探究。

关键词：变电站；继电保护；二次系统；干扰；接地技术 文献标识码：A

中图分类号：TM411 文章编号：1009-2374（2016）36-0189-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.36.094

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。然而变电站本身复杂的电磁环境以及其他因素的影响，一次系统在正常运行或者发生故障时均有可能对二次系统产生干扰，从而影响二次系统的正常工作。而继电保护设备作为二次系统的核心，对电磁的抗干扰能力较差，必须采用一定的接地技术方案来确保继电保护设备的安全运行。

1 变电站继电保护二次系统接地的原因及意义

现代化的变电站电网电压等级逐渐升高，容量逐步扩大，对负责一级系统监控、测量等工作的二次系统的技术水平要求也不断升高，二次系统也随之愈加智能化、信息化和微机化。早期的电磁型继电保护设备，在利用计算机技术和通信技术的基础上，已经转变为能够自动实现监控和保护的综合化微机型系统，大大提高了变电站运行的稳定性和安全性。与此同时，综合化、自动化、集成化的系统对电磁环境的要求也更加苛刻。然而包括一次系统设备正常运行、系统短路故障、隔离开关操作、雷击等因素均有可能对二次系统继电保护设备的安全运行产生干扰，引发设备误动、数据失真、监控失常等诸多问题，因此研究变电站继电保护二次系统的抗干扰方法意义重大。

目前，对于变电站继电保护二次系统的抗干扰的研究主要包括两种途径：一是加强二次系统设备自身的抗干扰能力研究，用技术革新的方式增强继电保护设备的抗干扰能力；二是在变电站内部设备安装设计、管理模式方面实现创新，为二次系统提供一个能够保障安全运行的电磁环境。而在电力系统的正常生产运行过程中，合理的采用接地手段就是一种有效的提供保障安全运行的电磁环境的方法。接地是指将电力系统的电力设备的部分采用专门的线路与大地相连，常见的接地种类包括工作接地、防雷接地、安全接地三种。可靠、合理的接地可以有效降低一次设备的绝缘水平、减少系统设备的故障频率、保护电气设备免受雷击的伤害，对变电站设备的安全运行来说必不可少。

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 户外端子箱等电位接地

隔离开关的户外就地端子箱、断路器的户外就地端子箱、设备的本体端子箱内应设置截面大于等于100mm2的接地銅排，并用螺栓在水平（垂直）方向将接地铜排两端固定在端子箱体内部。为了方便电缆屏蔽线、电

流/电压互感器二次回路接地线及其他接地线更容易与接地铜排进行连接，还应当在接地铜排上均匀排列若干个接线柱。最终连接接地铜排与等电位接地网的铜排，同样应使用截面积大于等于100mm2的接地铜排。

3.3 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。

3.4 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。

3.5 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。

4 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.

（责任编辑：秦逊玉）