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继电保护二次回路干扰源及抗干扰措施

发布时间:2018-10-11 02:13:07 文章来源:工具之家    

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张安妮

摘要:继电保护二次回路中存在许多干扰源,影响电力系统安全稳定运行。文章根据干扰的途径,分析抗干扰对策。

关键词:继电保护;二次回路;干扰源;抗干扰措施

0引言

继电保护是电力系统安全运行的重要保障,继电保护装置的安全性直接关系电力系统运行的安全性和稳定性。但是,在继电保护装置实际运行中,继电保护二次回路容易受到雷击、高能辐射、高频、设备操作等因素的影响,尤其是高压设备操作不当,操作过程出现的任何故障和问题都对继电保护二次回路产生干扰,而且干扰作用时间长,干扰发生频率高。高压设备操作不当主要经电容耦合、磁耦合和传导耦合对二次回路产生干扰,并产生共态干扰和横态干扰[1],两种干扰形式都可对电力系统产生造成严重的破坏。因此,必须做好抗干扰措施,预防或减少干扰产生的危害。

1静电耦合干扰预防措施

1.1增加阻抗

预防和控制静电耦合干扰的首要措施为增加耦合的阻抗,为继电保护二次回路设计屏蔽防御措施[2]。增加阻抗的关键在于正确计算耦合的阻抗,根据大量实验和实践研究,耦合阻抗可采用以下公式计算。从耦合阻抗计算公式可以看到,耦合阻抗与干扰电压的关系呈正相关,得出耦合阻抗值即可计算干扰电压值。

UT和Z1分别表示二次回路的抗干扰电压和二次回路的抗干扰电压。

1.2增加抗干扰电容

增加抗干扰电容是指在二次回路的保护装置电源入口处、电压互感器二次回路接入保护装置前增加抗干扰电容,既缩小公式1中的Z2的值,达到增加抗干扰电容的目的。例如图1中采用抗干扰电容后静电干扰简化电路图,C1为漏电容,对应公式1中的Z1,C2为二次回路大地的分布电容,C3为增加的抗阻电容,容量小。Z3为等效阻抗。 该图中二次回路上的耦合电压可采用公式(2)计算:

Z2'表示抗干扰电容后的阻抗,由于C3远远高于C2,因而远远小于Z2。根据公式1的干扰电压也会大幅度下降。因此,增加抗干扰电容不仅可以防止静电感应产生的干扰作用,还能抑制无线电干扰以及高频干扰。但是,增加抗干扰电容也有一些缺陷。如若抗干扰电容增加过多,将对控制回路产生影响。有研究人员对干扰效果进行相关实验,并得相关数据(表1)。从表1中的数据可以看到,屏蔽措施可对电压产生较大的干扰作用。如三相分闸操作下的塑料无屏蔽电缆可产生高达9kV电压,而采用具有屏蔽装置的电缆后,塑料电缆的电压可降至100~500以内,表明屏蔽装置发挥了很好的屏蔽作用。此外,该实验结果也显示使用不同材质材料设计的屏蔽措施具有不同的屏蔽效果,但总体上屏蔽效果相差不大。最后,该研究数据也表明屏蔽电缆抑制电磁干扰和高频干扰的效果显著,可用于继电保护二次回路抑制外界干扰。

1.3其它抗干扰措施

从增加抗干扰电容实验研究结果可以看到,对电缆采取一定屏蔽措施可发挥较好的抗干扰效果,表明采用其它材质材料进行电缆屏蔽也可起到抗干扰效果。自然界存在许多天然屏蔽物,设计人员可利用天然屏蔽物,起到抗干扰作用。例如电缆隧道、电联沟盖板、金属构件等,都属于良好的天然屏蔽物[3]。电力系统施工中应积极利用以上天然屏蔽物,发挥抗干扰屏蔽效果,还能减少资源浪费。

2电磁干扰应控制对策

2.1降低干扰电压

电磁感应对继电保护二次回路的干扰主要通过增加二次回路过程中产生干扰电压,而降低干扰电压则可起到抗干扰效果。根据抗干扰电容电阻的计算公式,由于互感受导线长度及平行呈度的影响,互感受电缆芯和导线距离比的影响大。因而布置抗干扰措施中应充分利用一次载流导体形成垂直关系,缩短平行段的长度。具体操作过程中需要将电缆芯放置与统一电缆内部,避免同一回路正负极电流在二次回路中不统一。虽然该方法实施效果较为麻烦,但是其抗干扰效果非常消失,是最有效的抗电磁干扰措施。

2.2利用磁性材料

根据电磁感应干扰具有磁性的特点,抗电磁干扰措施可从磁性特点出发,选择具有磁性材的材料进行抗干扰操作。例如干扰源和二次回路间方式电磁品比材料,组织干扰源进入二次回路,解决二次回路的感应电压问题。选择磁性材料控制电磁干扰是常用的抗干扰对策,但是不同磁性材料的抗电磁干扰效果不同,主要原因在于磁性材料之间存在差异,如磁性材料的系数、集肤效应、屏蔽层电阻值等,都会影响电磁材料的抗干扰效果[4]。由于电磁材料的内部差异,选择电磁材料预防干扰时,应根据磁性材料更好的屏蔽物,使外部磁力能更多的转移至屏蔽层。

2.3运用非磁性材料抗干扰

非磁性材料的导磁率与空气类似,干扰磁通利用这个特点传达到了电缆的芯线上,通过高频干扰磁场的作用,形成比较强烈的漩涡磁场,从而形成一个强大的保护流,让干扰电压无法地道芯线,从而保证了芯线的正常工作。该方法的操作难度小,使用方便,是当前电力系统常用的抗电磁干扰措施。但是使用非磁性材料抗干扰也容易受外界环境的影响,使抗干扰效果不佳。例如低频状态下,消非磁性材料形成的漩涡磁场流狠下,无法对强大的磁场力量产生影响。因此,要提高非磁性材料的抗磁干扰,需增强屏蔽低频的效果。例如使用电缆屏蔽层与接地网构成闭合回路,增强漩涡磁场流的强度,提高频率,达到提高抗干扰效果。另外,通过构成闭合回路增强漩涡磁场流强度的同时,应主义铜排连接问题。

3结语

继电保护二次回路的干扰和抗干扰是非常复杂,不同干扰源产生的干扰也需要采取不同的抗干扰措施。本研究只诊断操作设备操作不当引起的干扰,实际抗干扰工作时,还需结合干扰源的特点,采取针对性地抗干扰措施,才能真正地达到抗干扰效果。

参考文献:

[1]吴振国.继电保护二次回路问题引发的故障与防治措施[J].企业技术开发,2013,08(20):81+84.

[2]史大海.浅析干扰措施在继电保护二次回路中的运用[J].科技致富向导,2014,11(29):144-144.

[3]孙赫阳.继电保护二次回路运行缺陷分析及预防处理措施研究[J].机电信息,2014,14(30):37-38.

[4]赵艳梅.继电保护二次回路缺陷处理及其正确性提高措施[J]. 电子技术与软件工程,2015,09(12):253-254.endprint

山东工业技术 2015年20期

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