继电保护装置的电磁干扰实例分析- 『(EMC)电磁兼容性设计与实现 ...企业库|免费b2b网站

继电保护装置的电磁干扰实例分析- 『(EMC)电磁兼容性设计与实现 ...

Rank:

摘要:随着微机型继电保护的)‘一泛应用，继电保护装置和一次回路的电磁干扰问题越来越引起电力上程界的重视。该文分析了电力系统中常见的电磁干扰，讨论了继电保护的常见干扰源"祸合途径和抑制手段，对实际上程中发生的两起继电保护电磁干扰问题进行了深入的研究，分析了干扰产生的原因，提出了相应的现场处理意见，具有一定的理论意义和上程实用价值。2 T: e2 W* ?' v, O! @7 ]7 y
关键词:继电保护;电磁干扰;实例分析" T6 z' ~' m" Z$ R  r

0引言
电力系统的继电保护装置向微机化、数字化、小型化的方向发展，其工作电压和电流越来越低，而承+ m  N- L; R7 F
受电磁干扰的能力也越来越差。随着微机型继电保护的广泛应用，继电保护装置和二次回路的电磁兼$ j8 y. J- y. \3 p7 |, k: w
容性问题越来越引起电力工程界的重视[‘{。在近儿届的国际大电网会议上，变电站的电磁兼容性问: @# u% Y* e- Z
题，一直被列为干扰组的优先课题[Z,。随着FCC法规和89 /336 /EEC指令及国家xx标准、国家标准3 W8 ]% X+ g3 v% _/ u
的实施，我国对继电保护装置和二次回路的电磁兼容性问题也提出了更高的要求。; ^6 {% i- F9 o) ]
本文对电力系统继电保护的电磁兼容问题进行了研究，分析电力系统中常见的电磁干扰，讨论继电
保护的常见干扰源、藕合途径和抑制手段，对工程中发生的两起继电保护电磁干扰问题，包括某220 kV
变电站的线路抽取电压切换导致旁路保护重合闸拒动的问题和某500 kV变电站的隔离开关拉合导致
ABB SX- 91死区保护误动的问题，进行了深入的研究，分析了干扰产生的原因，提出了相应的现场处: W) a  I/ g. D  |  Z0 b/ B$ w
理意见，具有一定的理论意义和工程实用价值。& h3 ~- @5 w" R# s+ u5 O. q
电力系统中的电磁干扰问题: P" z* _0 X  e
随着电力系统的发展以及对电力系统运行要求的提高，各种电了元器件、集成电路和微型计算机以0 }; r  H: |& F3 U4 ~+ X0 j8 U
其体积小成本低、控制精度高等一系列优点，在电力系统的保护、监控及其它自动装置中得到越来越
广泛的应用，为电力系统的安全、稳定、优质运行提供了保证。这些电了器件和电了线路的集成度越来
越高，速度和精度不断提高，工作电压越来越低;而对电磁干扰的承受能力下降，对外界干扰的敏感度& m" h$ L# a2 `4 R1 h
远大于传统的控制设备，对外界电磁环境的要求更加苛刻。/ I0 g; n# _9 V" l
变电站是一次和二次设备最为集中的地方，电磁环境恶劣。继电保护和其它控制设备通过测量、
控制通信等各种电缆与一次设备连接，极易受到电磁干扰。如何保证继电保护装置在日益复杂的电磁
环境下安全可靠地工作，保证继电保护的电磁兼容性，已经成为电力工程界日益关注的问题。
L1继电保护装置的干扰源. k% W8 ^2 t* s$ A, h0 o+ `
继电保护装置中的干扰来源主要包括装置内部自身产生的干扰和装置外部环境产生的干扰。
继电保护装置自身产生的干扰主要包括电磁继电器线圈中突变磁场和触点电弧以及微机保护装置
电了线路问相互影响。一方面通过对设备本身元器件的改进进行避免;利用冗余设计、容差设计等可靠$ j. x/ M# ^/ G, ~
性设计技术，改善回路和软件设计，抑制电磁干扰;5 W; j: }* u8 @+ s( H- e7 C- ?
另一方面按照国家标准的一系列电磁兼容(抗干扰)型式试验，检验装置的电磁兼容性。! x' E: X; P  J: r7 y. L
装置外部环境产生的干扰主要包括系统中的开关操作、事故接地和雷电作用。一次线路的振荡通
过CVT及CT或者高频辐射藕合进入二次回路，产生电磁干扰。变电站的布置决定电磁干扰的主频及
藕合强度[3{。‘需电干扰也是电磁干扰的一个重要来源Lal。
L 2电磁干扰的藕合途径
从电磁干扰的藕合途径看，电磁干扰可以分为传导干扰和辐射干扰。, g- ~2 B  [3 A% G  V- a0 J7 T
传导藕合通过一次设备和二次回路之问的静电感应、互感藕合或公共阻抗，在二次回路的电缆屏蔽

层中感应共模干扰电压和感应电流。传导藕合可以通过传输线响应的电路模型和分布参数法，利用数
值方法进行计算[5{。频率较高的电磁干扰可以通过空问辐射进行传播，藕合到各种电缆线路或者继
电保护设备之中。辐射干扰的传播途径复杂，目前研究的主要手段是通过实际测量得到相关数据。; x- Y) u5 R1 g2 r4 o2 |
L3电磁干扰的抑制手段
减小电磁干扰对继电保护设备的影响和危害，可以从两方面入手。一是避免干扰的产生，减小干, V6 P6 \* D' P! s; j" ~& G$ \' d' X
扰源产生干扰的强度;二是提高二次设备抗干扰的能力。
抑制继电保护设备对电磁干扰的接收可以有效地减小电磁干扰对继电保护的影响。对于继电保护
的交流回路采用隔离变压器[}i对于逻辑回路和信号回路采用光藕，可靠的屏蔽和良好的接地，光纤传( F* j# I: I" \  ~- e5 u7 n+ [
输技术的应用都可以有效地避免电磁干扰进入继电保护设备。
值得注意的是，二次回路的设计和施工质量会影响二次系统的电磁兼容性，特别是在微机保护大' W* F3 f- F8 r( D6 A
量应用之后，回路设计应该在电磁兼容性方面给予更多的考虑，采取更为严密的抗干扰措施。
2继电保护的电磁干扰实例分析及处理# I3 }, ]) h# ]1 i# m
(一)9 E0 c; ^$ D: A, k" k# I* W
某220 kV变电站的220 kV旁路开关代路时采用检无压同期方式重合闸屡次重合不成功。
对继电保护设备和二次回路检查发现，此变电站采用高层布置，各问隔旁路母线隔离刀闸03G及2 o9 W7 C: J2 v; x
其机构箱均位于上层构架上。旁路开关问隔无专用的线路电压抽取装置( CVT)，其同期电压采用各线9 Z7 ~2 B% Y* C8 U; B& e
路问隔的抽取电压经相应的旁路母线刀闸03G辅助接点切换后获得_如图1所示n

Rank:

压比较，供线路同期操作和重合闸使用。
经保护装置检查发现，在所有线路问隔均未代路时，所有问隔旁路母线隔离开关均拉开，而旁路保" |) D& p! L' h3 o
护装置显示的A 609’电压约为45 V,而代路线路保护重合闸检无压方式的电压定值为40 V，故造成代5 _5 c" E) j; N8 x' {; w  Y
路时检无压方式的重合闸失败。
对二次回路进行检查，逐一解开各个问隔的A 609’回路，发现此电压由距离保护室距离最远的8 U9 k0 M0 E0 W: }- ?
线路问隔而来。进一步检查发现，此问隔的A 609和经03G的辅助接点切换后获得的A 609’位于同9 T$ e8 A; N3 d' b
一条电缆(长度约250 m)中，各芯线线问、对地绝缘完好。当此问隔运行时，A 609电压为100 V,经03G切换后A 609’应无电压;但由于A 609和A 609’位于同一条电缆中，A 609产生的磁通量变化在A 609’及其它芯线中产生共模干扰，感应出约45 V的电压，导致保护装置不正常工作。- a6 A5 X6 j* A2 m  a+ x; H7 p
经过二次回路分析和技术经济比较，改用保护屏上线路代路操作控制开关的位置接点进行同期电
压切换，代替上述的旁路母线隔离开关辅助接点切换方式，避免了A 609和A 609’在长电缆中的平行
排列，可以有效地抑制电磁干扰，保证继电保护的正J常工作。6 F5 t7 P5 f7 N, P' U. n7 \
3继电保护的电磁干扰实例分析及处理, W, k, C) o. {) H0 z! N4 D
(二)1 O  |+ {. b" A( h* v
某500 kV变电站500 kV系统#2母线因检修隔离开关，将该母线由运行转检修时，由于拉开母线隔( @' a3 }! l' U1 ?: z
离开关时产生高频电磁干扰，导致同串的相邻开关死区保护误动。7 Q& P+ y: }' b: s
31事故经过! r1 M+ c. ^+ z6 l# X5 m
某500 kV变电站500 kV系统采用3 /2接线，其中第4串为不完整串(仅一条出线)，无中断路器7 ?+ X, [6 m' J& h" M8 l9 T9 a: _
( 5042), 2台边断路器编号分别为5041,504如图2所示。* Z8 `4 L" X' m
#2母线因检修隔离开关，将该母线由运行转检修。值班人员按操作票拉开50421隔离开关时，
5041开关跳闸。) u0 x& s) c( T1 ^1 B: b; z
跳闸时，录波图显示500 kV系统没有短路故障，5043断路器死区保护动作，线路保护装置本身5 B% ?9 J/ O, G3 j0 E
没有任何启动、出口信号，500 kV系统其它设备没有异常反应。初步分析认为本次跳闸是由5043断8 ~6 k+ f0 e' r, W
路器死区保护误动引起。8 D8 X; p" s# D
5043断路器保护为ABB公司SX一91集成型保护，按断路器设置( 5041, 5043各设一套)，其中包

Rank:

pengyou

1)隔离刀闸操作时高频干扰产生的原因分析
在带电拉合隔离开关时，由于动静触头问隙距离和电场强度的变化，触头问产生闪络。发生闪络, Z' t. W. l0 {2 w3 U: u' t5 s  k
时产生前沿很陡的行波向隔离开关触点两侧沿母线传播。多次反射形成了高频衰减振荡波，其频率值3 l7 h  O8 W" `3 m! S
与线路长度相关。由于隔离开关操作时问较长，宏观上看，整个暂态过程由大量的单个脉冲组成一连
串的脉冲群。从微观上看，每个脉冲都是一个衰减阻尼震荡波，如图3,4是现场录得的电流电压波# h) {* s) ~+ K1 O% n; ?4 D0 N
形}7]。9 P1 A6 @& j; I. o
- O& H- {& U0 _  U! A8 X- w  u; g

  在总的暂态过程中，当隔离开关触头问距离最远时发生闪络，将产生{zg}幅值的单个暂态。这种
现象一般发生在合闸后的{dy}次闪络和分闸时的{zh1}一次闪络。
2)高频干扰电流电压对保护装置的传递途径
开关场一次干扰源可以通过传导、感应及电容藕合等途径对二次设备进行电磁干扰。从该5006 |0 ?+ M& `7 ]. u% j
kV变电站的情况来看，由于场地到失灵保护屏CT回路采用了恺装屏蔽电缆，并目_屏蔽层两端接地，
CT回路一点接地正确，因此电容藕合不可能是干扰源传递的主要途径。干扰源大部分应来自CT的传
导藕合，即拉合刀闸过程中在空载短线上流动的高频波在CT一次绕组上产生高频感应电势，并通过3 x; o% V5 u5 k1 w6 D
电流4.感器一、二次线圈问的杂散电容直接传到CT二次回路，进而对保护装置带来影响。在现场测试
中将开关端了箱CT回路短接后，控制室录到的干扰显著减小，证明主要的高频干扰从CT传导而来。$ X  ]8 {# P5 P, a5 X
从电磁干扰的机理上看，此干扰属于差模干扰，二次电缆的屏蔽对这种干扰无能为力，采取单根电
缆芯加磁环或者保护屏CT端了对地并电容的方法是无效的。  e* U) q8 f: k1 e  S
应该看到，一次设备操作时的暂态过程是不能避免的，因此一次干扰源的存在也是不可避免的。
继电保护关注的问题在于一次干扰源传递到二次设备上的干扰强度能否为保证二次设备正常运行。一
方面要求加强继电保护装置本身抗电磁干扰能力，另一方面应在设计施工中采取措施降低传到二次装6 N0 y9 }/ M3 I. U+ j8 s6 E7 O
置上的干扰水平，使之保持在保护装置“能够容忍”的范围。

Rank:

pengyou
高频滤波元件(0 OS }F,交流耐压2 000 V, 1 m in )等抗干扰措施，优化滤波参数配置。对死区保护采
用经线路刀闸辅助节点切换的线路P"I'电压进行电压闭锁(整定原则同失灵保护)，可以在大多数运行
方式下提高可靠性，但这会影响动作的灵敏性，增加拒动的可能。拟进一步对一次设备操作电磁干扰强
度过大继续进行原因分析，包括对二次电缆的电缆敷设走向进行复核。建议对ABB SX一91装置进行; X8 i4 N* f+ w6 n1 _% h" F0 o
V级快速瞬变干扰试验。
4结论
本文讨论了影响电力系统继电保护的常见电磁干扰源.藕合途径和抑制手段，对工程实际中发生的
两次继电保护的电磁干扰问题，进行了深入的研究，分析干扰产生的原因，提出了相应的现场处理意见。
二次回路的设计和施工技术会影响二次系统的电磁兼容性，特别是在微机保护大量应用之后，二次0 W; ?' @0 Y7 t6 {1 z. |
回路设计应该在电磁兼容性方面的给予更多的考虑，采取更为严密的抗干扰措施。系统的断路器、隔0 h/ m( i6 r- a' j4 B
离开关等的操作是变电站内最主要的干扰源。用隔离开关拉合空载线路时，开关触头问将产生多次电
弧重燃，产生高频电磁干扰振荡。保护装置应采取相应的抗干扰措施，优化滤波参数配置，提高电磁兼/ I# a2 A, C, m% }/ U9 V
容能力，保证工作可靠性。
由于变电站中干扰源众多，设备复杂，干扰频率范围广，特别是断路器、隔离开关操作时通过CT.0 I2 p( n% K9 X
CVT的电流瞬变过程，随变电站结构而变化。因此对一些电磁干扰尚未建立xx的数学或物理模型，! A" ?" K' p: n$ E1 Z* A7 Z
无法进行预先的计算，缺乏系统的研究。在理论上需要对电磁干扰的机理进行进一步的分析。对变电
站运行中发现的电磁干扰问题，需要进行系统的分析，提出{zy}的保护方案。由于运行条件的限制，实
现时可能具有一定的困难;在实践中需要结合现场实际情况，进行系统的研究。

郑重声明：资讯【继电保护装置的电磁干扰实例分析- 『(EMC)电磁兼容性设计与实现 ...】由发布，版权归原作者及其所在单位，其原创性以及文中陈述文字和内容未经(企业库qiyeku.com)证实，请读者仅作参考，并请自行核实相关内容。若本文有侵犯到您的版权，请你提供相关证明及申请并与我们联系（qiyeku # qq.com）或【在线投诉】，我们审核后将会尽快处理。

—— 相关资讯 ——