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摘要：随着电力行业技术的改革调整，发电厂设备故障发生率逐渐上升，不仅破坏了发电厂原有的生产秩序，也导致电能产量大幅度降低。为了避免设备故障造成的不利影响，发电厂为设备配备了继电保护装置，但是发电厂继电保护常会受多项因素的干扰而导致继电保护功能受损。本文首先介绍电磁干扰的来源和途径，提出在继电保护二次回路上实行的几种有效的抗干扰措施，并对各类干扰采取针对性的措施。
关键词：电力系统；继电保护；二次回路；抗干扰
发电厂是我国生产电能的主要基地，继电保护设备是发电厂内部电力系统运行必不可少的装置，它能够及时检测到系统运行的突发故障或异常运行方式，既可在短时间内发出报警信号，也能直接对故障部分采取切断、隔离处理，为发电厂电气设备的运行提供了安全、稳定的环境。根据发电厂设备运行记录分析，继电保护装置会受到多种内外因素的干扰，造成其保护功能明显降低。因此，及时采取有效策略抵制干扰是发电厂继电保护需要尽快处理的问题。
1、发电厂继电保护基本要求
1.1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。
1.2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）。
1.3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、发电厂内继电保护的干扰问题
2.1电感耦合
隔离开关由于动作而导致的高频电流传输到高压母线时，一般使高压母线在四周形成一个较强的磁场。其中部分磁通会对二次电缆施加一个包围作用，所以，在二次回路中往往会因此感应出对地的干扰电压，最终给继电保护装置等带来干扰。
2.2断路器导致的故障
若直流控制回路中的电感线圈由于相关问题而断开，便会形成频谱相对较宽的干扰波，其频率最高甚至可达50MHz。另外，附近有人使用手机或者对讲机时，也可能带来对高频电磁场的干扰。
2.3雷电干扰。当系统发生接地短路或者雷电天气干扰时，会有大量的电流流入，通过接地网进入到大地中去，各个接地点的电位不同，形成了电位差，对二次回路产生不可避免的干扰。
2.4高频因素
发电厂设备内隔离开关动作时间过长、动作速度过慢，在隔离开关触点之间则形成“电弧闪络”，由此形成过电压、高频电流等。这种高频状态会使得母线附近形成强烈的电场、磁场，使得二次回路、二次设备的运行发生异常状况，若干扰强度大于装置逻辑元件承受范围时便会使继电保护装置动作异常，干扰了发电厂继电保护装置的运行。
图1发电厂通讯系统
2.5辐射因素
为了满足电能生产调控的需要，发电厂内部电力系统也配备了相应的移动通信设备，如图1所示的是某发电厂监控系统图。通信设备在使用期间会形成强辐射电场、磁场。通信设备引起的辐射也会对继电保护造成一定的干扰，如：变化的磁场耦合到附近的弱电子设备的回路中，而回路则感应出高频电压而产生假信号源，这往往会误导继电保护装置的正常动作，影响了设备保护的效果。
2.6静电因素
发电厂的工作人员在工作的过程中，由于长期处于高压的环境中，穿着的衣服上会存在一定数量的高压电荷，如果工作人员在此期间接触相关设备，就会产生放电的情况，当工作人员接触继电保护装置时，就会放出静电从而对装置的内部元件造成影响，干扰保护装置的内部系统，使继电保护装置的稳定运行受到影响。
3、发电厂继电保护二次回路抗干扰措施
3.1控制静电耦合干扰
（1）耦合抗阻
预防和控制静电耦合干扰可以通过将耦合的阻抗增大的方法来控制，通过耦合阻抗来对二次回路和电力系统的保护装置进行屏蔽，计算的方法可以通过表达式表示为：
（1）
式中：UT——二次回路的干扰电压；Z1——耦合阻抗。
通过这个公式之间的关系就可以看到耦合阻抗与干扰电压之间的关系，根据公式也能够计算出相应的耦合阻抗的数值，从而计算出相应的结果。
（2）抗干扰电容
在二次回路适当地点增加抗干扰电容，如在保护装置的电源入口处及电流、电压互感器二次回路接入保护装置前，可以将式（1）中的Z2减小。图2是采用抗干扰电容后的静电干扰的简化电路图，图中C1为漏电容，对应为式（1）中的 Z 1；C3为增加的抗干扰电容，其容量一般为几分之一微法至几十微法，等效阻抗为 Z 3；C2为二次回路与大地间的分布电容。此时加到二次回路上的耦合电压由式（2）表达：
Z 2′=Z 2 ×Z 3/（Z 2 +Z 3） （2）
式中：Z2′为考虑抗干扰电容后的阻抗，由于一般C3的值比C2值大很多，所以Z2′与Z2相比将小很多，对照式（1），干扰电压 UT也将下降很多。采用抗干扰电容不但可以防止静电感应的干扰，对无线电干扰及二次回路内容产生的高频干扰也有很好的抑制作用。但是该抗干扰电容对二次回路也会带来一些副作用，如果容量太大，可能会造成不良后果。图2可以从一个方面说明抗干扰电容对控制回路的影响，如表1。
3.2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。
3.3控制电磁感应干扰
将二次回路过程中产生的干扰电压降低。这个方法主要参照的是公式（2），互感与导线的长度以及其平行的程度是有一定的关系的，而且，也会受到电缆芯和导线的距离比的影响。所以，在进行抗干扰措施布置的时候，应该充分利用一次载流导体形成垂直关系，同时缩短平行段的长度。在操作过程中需要注意的问题是，要将电缆芯放置到同一根电缆内部，从而减少同一回路的正负极电流在二次回路中的不统一。这种方法的应用虽然工序比较复杂，但是效果却很好，想要最大程度上发挥这种方法的效果，需要仔细研究其原理，掌握使用方法：Z 2′=Z 2 ×Z 3/（Z 2 +Z 3）。
3.4加大对电缆高压区的监管
在电缆高压区附近设置隔离栏，贴好禁止使用通讯设备的警告，同时工作人员也要有正确的工作态度，不要在高压区使用通讯设备，准确认识到这种行为对二次回路的干扰。只有监管工作的到位，才能尽可能减少对继电保护二次回路的人为干扰因素。起到抗干扰的作用。
4、结语
由上述可知，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。
论文作者:莫登辉
论文发表刊物:《基层建设》2016年6期
论文发表时间:2016/7/7
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