电网二次回路继电保护抗干扰探讨

杜智锋

【摘 要】继电保护二次回路干扰源是由于雷电和某些特殊的系统事故造成的，最主要的干扰源还是来自于高压设备的操作，一旦在操作过程中出现任何故障和问题，就会导致二次回路的故障，而且其持续的时间也比较长，发生的频率也比较多。干扰的主要途径是电容耦合、磁耦合、传导耦合。受干扰的特征主要表现为共态干扰和横态干扰，共态干扰和横态干扰是在细节上稍有区别，但无论哪种特征的干扰形式，对电力系统的破坏都是比较严重的，应该采取相应的措施做好抗干扰的预防工作。

【关键词】二次回路；继电保护；抗干扰；措施

一 电磁干扰的来源和途径分析

电力系统的电磁干扰源有外部干扰和内部干扰两个方面：外部干扰是指那些与系统结构无关，而是由使用条件和外部环境因素所决定的干扰，主要有其它物体和设备辐射的电磁波产生的强电场或强磁场，如雷击、隔离开关操作、中压开关柜操作、直流电源的中断与恢复、步话机辐射及来自电源的工频干扰等等。内部干扰是指由系统结构、元件布局和生产工艺等所决定的干扰，主要有杂散电感和电容的结合，引起的不同信号感应，长线（对高频信号而言）传输造成电磁波的反射，多点接地造成的电位差干扰，寄生振荡和尖峰信号引起的干扰等等。但是，不论是外部干扰还是内部干扰，都具有相同的物理特性，故而其消除和抑制的措施基本是相同的。

在高压变电站内，有多种渠道将电磁干扰源和受干扰的二次回路和二次设备联接起来，这些耦合渠道包括：辐射、感应和耦合。而被干扰设备接收的电磁干扰水平，往往源于几种耦合方式产生的综合效应。辐射：高频感应加热设备、高频焊接等工业设备以及电视发射台、雷达等大功率电子设备都可以通过电磁波辐射，干扰附近的精密仪器及仪表；架空输电线辐射出电磁场也会通过供电线路侵入电子设备，造成干扰信号。感应：同一电缆内的感应，当同一电缆中某一芯线通过很强的干扰电流时，将在其他芯线感应出很高的干扰电压，并在终端联接设备上以共模干扰与差模干扰的形式出现。此外，不同能量等级的强电与弱电回路共用同一电缆时，当强电回路的电能突变，也会对弱电回路感应出不能接受的干扰。耦合：在开关场，电磁干扰主要经电感耦合、电容耦合及传导耦合等途径引入二次设备。

二 继电保护和二次回路

1继电保护用途及基本要求

继电保护的用途是当一次系统发生过负荷、接地等异常现象时，向值班人員发出预告信号（电铃响）；发生短路故障时，则迅速切断故障部位电源并发出事故信号（电喇叭响），以限制事态进一步扩大，并保持非故障部位继续运行。

对继电保护装置的基本要求是：选择性。应能仅切除故障部位，尽量缩小停电范围。速动性。即当系统发生故障时，保护装置应尽快动作。灵敏性。指保护对异常现象及故障的反应能力，一般用灵敏系数来衡量，其值愈高，表明反应能力愈强（灵敏系数，在电流保护中，是指保护区最小值的短路电流与继电保护装置一次侧动作电流的比值。对相间保护，为保护区未端两相短路电流最小与继电保护装置一次侧动作电流的比值）。可靠性。即保护该动作时不应拒动；不该动作时不应误动。若达不到这一要求，则有可能反而成为扩大事故及造成事故的一个因素。

2二次回路

变配电站中，连接二次设备的电路称为二次回路或二次接线。二次回路按设备、装置的用途来分，可分为继电保护二次回路、自动装置二次回路、远动装置二次回路、控制系统二次回路、测量仪表二次回路、信号装置二次回路和直流电源回路等。

二次回路由于连接线、连接点数量较多，安装位置曲折隐蔽，因而很难直观。一般都是首先从二次图纸上了解它，然后进行操作。在二次图纸上，设备元件均以图形、文字符号表示，相同类型的元件则以编上阿拉伯序数加以区别。每根接线均按规定的“回路标号”加以标注。接线的两个端头均以“相对编号法”加以标注。

三 继电保护二次回路的抗干扰措施

1构造继电保护装置等电位面把集中在控制室的继电保护盘柜都置于同一等电位平台上，使该等电位面与接地主网只用一点联接，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。采用将各保护屏的铜排以首尾相连铜焊接形成闭环回路，与控制室地网相连接。

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10mm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1.5～2.5mm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。

3二次回路采用屏蔽电缆对于由开关场引入保护装置的交流电流、电压回路、信号回路、直流控制回路等电缆全部采用屏蔽电缆，如KVVP2-22等型号电缆。屏蔽层采用电阻系数小的铜制成。屏蔽电缆的屏蔽层两端可靠接地。在做电缆头之前，用2.5～4mm的多股铜芯线在电缆两端的屏蔽层上缠绕10圈以上，并进行固定，用热缩管封紧，将单股铜芯线的另一端可靠接地。保护屏处接于屏底的接地小铜排上，开关端子箱处接于可靠的接地点上。注意不要利用备用电缆芯两端同时接地来做为抗干扰措施。由于开关场各处的地电位不相等，两端接地的备用电缆芯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。3.4更换结合滤波器对于采用高频变量器直接耦合的高频通道，在其通道的电缆芯回路中串接一个电容器（约0.047μF，交流耐压2kV，1min）。由于高频电缆层两点接地，当高压电网发生接地故障，接地电流通过变电所地网时，在该两接地点间的工频地电位差将形成纵向电压引入高频电缆回路，可能会使收发信机高频变量器饱和，引起发信中断，造成100Hz频率收信缺口，使高频闭锁保护误动。因此，需在该回路中串接一电容，以阻断该工频电流。我们采用的方法是结合年度检修逐步更换原来不符合要求的窄带滤波器为在二次侧串有电容的宽带滤波器。

5按规程及反措要求合理改良接线操作断路器断开跳/合闸线圈电流，断开继电器线圈电源的瞬间产生反电势，在接点断开瞬间，有“冒火”，对弱电回路产生频谱较宽的高频干扰，这种干扰能量很大，会损坏弱电回路的元器件/逆变电源等，引起弱电回路逻缉混乱因此弱信号导线不与强电导线共用一根电缆。同时为防止造成相互干扰，或电缆芯绝缘下降造成短路，使交流电压传入直流回路，烧坏设备的电源模块或输入部件等；交直流回路不共用同一根电缆

四 结束语

继电保护装置抗干扰措施是一项十分重要的工作，深入开展保护装置抗干扰措施的研究，对电网安全稳定运行有着重要的现实意义。针对保护装置实际运行存在的电磁干扰问题，采取相应的抑制措施，实践证明能有效提高继电保护装置等二次设备的可靠性。

参考文献：

[1]王亮 编“电力系统电磁兼容”武汉：电力出版社2005

[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.

[3]钱明敏变电站二次设备的抗干扰性研究电测与仪表2002年第09期

（作者单位：中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司）