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工业电气设计|继电保护二次回路抗干扰措施

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继电保护二次回路干扰源

在发电厂电力系统中,继电保护二次回路是较为重要的保护控制回路之一,在电力系统出现故障和问题时进行紧急制动可以很好地保证系统的正常运行与稳定。但近年来我国电网进行了多次改造和升级,电力负荷不断攀升,使得整个二次回路处在一次回路较大的电磁场之中,导致二次回路在正常工作时发生误动作或不动作,对电网系统产生极为严重的危害。

对国内各发电厂进行研究与分析发现,目前在继电保护二次回路中产生干扰的干扰源主要包括电力系统本身运行产生的强磁场、雷击、周边环境人类活动产生的磁场干扰等。除此之外,人员操作失误带来的电力系统瞬时电流、电压波动,也可能使二次回路由于受到不同磁场的干扰而产生误动作。

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继电保护二次回路抗干扰措施

在系统正常运行时,各干扰源对二次回路产生影响和干扰的方式主要有静电藕合、电磁感应、电位差等,其实质是以电场、磁场的形式将干扰能量扩散到正常运行的二次回路上。因此,实际的抗干扰措施,主要应从电场屏蔽、磁场屏蔽等方面人手,主要包括:

01、继电保护二次回路对周边电场磁场的屏蔽

需要屏蔽的干扰源主要是系统一次回路电流、电压的波动,其会造成周边磁场、电场大范围变化,从而干扰继电保护二次回路的正常动作。除此之外,还应有效地避免来自于周边环境中强磁场或强电场对继电保护室内二次回路的干扰。特别是继电保护室被一次线路跨越的情况下,更需要对其进行特别的屏蔽防护。最好的屏蔽方式是金属屏蔽,即在继电保护室建设修筑时用钢板或钢丝网嵌人继电保护室墙体中,并与地面可靠连接,在装上避雷设施后便可以对一次回路产生的强磁场与强电场进行屏蔽,同时可有效避免雷击对二次回路的损坏。

02、线圈并联消弧回路

在继电保护器动作的过程中,瞬时的电流通过会在线圈内产生一个瞬时的较大的电磁感应场,其场蕴含着极大的能量,极容易在突然的动作过程中产生对继电保护二次回路的过流损伤,这在高压配电线路中表现得最为明显。对这种自身产生的电磁场干扰的控制,可以采取中间继电保护线圈并联消弧回路的方法。如电容器与线圈并联,突然动作时,其自身产生的较强的感应电会在回路电容的作用下进行充电,从而极大地减小瞬时感应电流对控制线圈的冲击和影响。又如,利用反向二极管与线圈并联。沿着线路出现的感应电流在回路中反向二极管的作用下会受到抑制,从而使控制线路中不会出现过高的动作感应电流,保护了继电保护器的线圈。但突然动作带来的瞬时感应电压或电流往往较大,如果只是单纯地接人电容器或反向二极管到系统中,瞬时高压和强电流容易击穿电容形成短接,可以在电容器或反向二极管上串联上一个定值电阻(为了更好地实现对电容器或反向二极管的保护,电阻的阻值应根据电网电力等级确定)来进行控制。

03、等电位的构建

外界电场、磁场干扰的消除是保护二次回路不受干扰的关键。对于二次回路周边的电力系统,其电缆电位差的存在势必使得该空间区域内存在较大的电场,该电场的消除可以简单地利用等电位电缆的方法实现。具体的做法是在发电厂的接电箱和继电保护室周边区域的电缆设置中选择等电位布置方式,如某发电厂选择数条100mm²铜排按照机柜屏蔽布置的方向进行设置,首尾端用电缆连接,从而形成保护室内电力系统的等电位接地网。这种方式可以有效地降低发生故障时各点之间的地电位差,并能够很好地防止电流烧毁电缆屏蔽层。

04、二次回路与周边干扰的距离控制

对于比较重要和关键的二次回路,较为简便的抗干扰措施是用物理隔离的方式对其与主要干扰源的距离进行控制,以消除周边电力系统电场、磁场对二次回路动作的影响。如某发电厂将二次回路机柜与一次回路和其他重大机组的距离拉开,并且将控制电缆与母线的距离拉开,垂直布置,在实际的使用中取得了不错的效果,大大降低了一次回路的电磁干扰。

05、屏蔽电缆的使用

在二次回路抗干扰方面,屏蔽电缆的使用可以取得很好的效果。但要注意的是,如果动力线等强电线路与继电保护二次回路共用电缆,极有可能导致二次回路受到一次回路的电流作用而烧毁。 另外,相电压、电流线和其中性线应该分别置于同一电缆内,从而减小信号回路包围空间变化磁通的面积,降低磁感应干扰,在电缆安装敷设过程中应避免互借电缆备用芯的情况,否则对于电缆的屏蔽效果极为不利。

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