继电保护交直流串扰故障与措施分析
继电保护交直流串扰故障与措施分析
重庆五一技师学院 方伟
摘要：电力系统的电气设备在运行过程中由于设计安装缺陷、外力、绝缘老化、过电压、误操作等原因引起短路、断线等故障。本文主要分析继电保护交直流串扰原因分析及解决措施。
关键词：继电保护；交直流；串扰
继电保护装置误动给电网的安全稳定运行造成了严重的影响，其中交直流电源串扰是造成保护误动的主要原因之一。如：工频交流量窜入直流系统；交流设备接入直流系统和直流量窜入保护交流电流回路。根据典型案例可知，直流电源和工频交流电的同时存在，是交直流串扰的根本原因，推广变电站电源单一化，可以有效减少保护装置交直流串扰导致保护装置误动事故的发生[1]。
1继电保护交直流电源系统
继电保护110V(或220V)直流电源系统是所内所有继电保护，自动化，以及二次控制回路、断路器分合闸、事故照明等设备工作的电源(以下简称直流电源)，直流电源内部有蓄电池，能保证在交流失电状态下不间断连续供电-直流电源使用蓄电池进行储能，结构简单可靠容易满足没各对电源高，可靠性要求；直流电源系统的结构组成与所带的负载设备工作特性密切相关，直流电源系统的电路设计、制造工艺、现场安装、运行管理均影响直流系统的安全运行。因此，设计开始就应充分考虑影响直流电流安全运行的各种因素，将安全运行的目标贯穿于从设计到运行的全过程，此外，在运行实践中应不断总结直流系统运行经验，发现不足之处，并结合当前的技术条件，以及采用先进的技术及科学的管理方法来不断提高直流系统安全运行的整体水平。直流电源系统结构相对简单，在不同的技术条件下也演绎出许多版本，实践证明，直流系统结构组成对安全运行有重大影响[2]。
2继电保护交直流串扰的故障分析
2.1继电保护交直流串扰原因分析
直流系统操作干扰产生的原因在低压直流和交流回路中带电感元件和辅助继电器、断路器操作线圈等的操作可能引起很高的电压，这是重要而危险的干扰来源。如果被操作的断路器是理想断路器，亦即断路器断开时间为零，耐压为无限大，则暂态只限于线圈及其引线范围，振荡的频率通常很低，约1000Hz，但将产生很高的尖峰电压，其值可达
，则可得 Umax=－18.9kV
如果断路器不是理想的，则在触点开断过程中电弧可能重燃，这将引起很严重的暂态过电压，这种暂态过电压将传至直流母线，波及整个控制回路，在此情况下，在断路器断开的整个行程中，每当其触点两端的暂态振荡过电压值超过由当时触点间距离所决定的击穿电压时，电弧将重燃，因而电流时断时续，更加剧了整个振荡过程。此时线圈和引线的杂散电容时而充电至很高电压，时而突然向控制母线放电，形成一系列电压浪涌，传至整个控制网络。
2.2继电保护交流串扰原因分析
目前变电站的建设规模日益增大，有的变电站出线多达几十路，且保护一般都配置双重化，同时由于保护屏和操作箱内同时存在交直流电源，在保护配置复杂化的同时，与其配套的相关二次线路也随之复杂，直流系统和交流系统的任何一个支路存在隐患都可能造成交直流串扰，进而导致设备跳闸停电的严重后果。
3继电保护交直流串扰故障的措施分析
直流系统接入逆变器后，逆变器交流侧故障会对直流系统产生影响，主要有以下4个方面：
(1)当节点3与接地点1接通时，逆变器交流侧单点接地，系统通过直流测控点构成闭合回路。与直流接地系统相同，由于测控点高电阻的作用，接地电流数值很小；与直流接地不同的是流过测控点的接地电流的大小和方向都随时间变化，同时逆变器直流侧正负极流人与流出的电流也不等，即产生不平衡电流，此信号可以用来监测和保护逆变器[3]。
(2)当节点3与接地点1接通，同时节点4与接地点2接通时，逆变器交流侧两(多)点接地，接地点间就构成一个或者多个回路。由于接地点对地电压初始相位和频率的微小差异，因此不同接地点会产生电压差；由于此时接地电流可以不通过直流测控点高阻而构成回路，因此接地电流数值可能非常大。同时，逆变器直流侧会产生很大的不平衡电流。
(3)逆变器交流侧短路时，系统会在极短的时间内产生很大的冲击电流，对系统产生严重的干扰，使逆变器直流侧电流数值很大，但无不平衡电流。
(4)当节点3与节点5接通时，逆变器交流侧与直流侧短路。
当直流电源一极接地后，如再发生另一点接地，则容易产生寄生回路，造成保护设备拒动，为此直流系统均安装直流绝缘监测装置，在一点接地时及时发生直流电源接地故障报警信号，告知值班工作人员进行处理。直流绝缘监视装置检测直流接地时需要在直流电源正负二极对地接入对地检测电阻，一般这个电阻值均大于几十千欧，对直流系统安全运行没有影响。现在大型变电所一般均采用有自动查找支路接地功能的直流绝缘监测装置，可以避免人工查找支路接地过程拉合直流负荷电源，减轻了运行工作人员的工作强度，避免了人工拉合直流支路电源带来的危险。
参考文献
[1]杨春雨，张国良. 浅谈继电保护交直流串扰解决措施[J]. 黑龙江科技信息，2011.08：125-126.
[2]姜玉龙，贾晋. 继电保护交直流串扰原因分析及解决措施[J]. 电工技术，2010.02：128-130.
[3]贺家李，李永丽，李斌等编著.电力系统继电保护原理与实用技术.中国电力出版社，2009.06.
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