浅谈继电保护及二次回路的抗干扰
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摘要：继电保护的任务就是自动迅速地将故障设备从电力系统切除，或及时针对各种不正常的运行状态发出信号通知运行值班人员，由值班人员处理，把事故尽可能限制在最小范围内。当正常供电的电源因故突然中断时，通过继电保护和自动装置还可以迅速投入备用电源，使重要设备能继续获得供电。
中图分类号：TM762.2+6 文献标识码：A
在电力系统中，直接参与电能生产和输、配电的设备，称为一次设备，由一次设备连接成的系统，称为一次系统。对一次系统进行监视、测量、控制和保护的系统，称为二次系统。接在二次系统中的设备，则称为二次设备，主要为测量仪表、信号灯、电铃、电喇叭及熔丝、继电器等。用继电器等组成的保护装置称为继电保护装置。二次系统的电路习惯上称为二次回路。电力系统的继电保护装置负有保证电力系统安全可靠工作、有效切除故障的重大使命，采用优质、廉价、灵敏、快速的继电保护系统，是广大电力工作者共同追求的目标。
1 继电保护和二次回路
1.1 继电保护基本原理
当线路发生短路故障时，电流增大，串联在线路中的电流互感器之二次侧电流也增大。电流互感器二次侧串联(电磁型)电流继电器，当故障电流达到继电器预先整定的动作电流时，继电器(电磁铁吸合)动作，牵动接触点动作，其动合接点(常开接点)闭合，接通线路电源开关的跳闸线圈电路，使开关跳闸，切除故障点。
通常将继电保护装置分为测量、比较和执行三部分。所谓测量部分，是用来测量反映被保护设备的工作状态，主要是感受异常和故障信息。
比较部分(又称逻辑部分)，将测量到的信息〔物理量)与保护装置预先整定的基准值进行比较，判断信息性质，以便决定保护装置是否动作。
执行部分是根据比较部分作出的决定，执行保护装置的任务，即发信号、跳闸或不需动作等。
1.2 继电保护用途及基本要求
继电保护的用途是当一次系统发生过负荷、接地等异常现象时，向值班人员发出预告信号(电铃响);发生短路故障时，则迅速切断故障部位电源并发出事故信号(电喇叭响)，以限制事态进一步扩大，并保持非故障部位继续运行。
对继电保护装置的基本要求是: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。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)。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。
1.3 二次回路
变配电站中，连接二次设备的电路称为二次回路或二次接线。二次回路按设备、装置的用途来分，可分为继电保护二次回路、自动装置二次回路、远动装置二次回路、控制系统二次回路、测量仪表二次回路、信号装置二次回路和直流电源回路等。
二次回路由于连接线、连接点数量较多，安装位置曲折隐蔽，因而很难直观。一般都是首先从二次图纸上了解它，然后进行操作。在二次图纸上，设备元件均以图形、文字符号表示，相同类型的元件则以编上阿拉伯序数加以区别。每根接线均按规定的“回路标号”加以标注。接线的两个端头均以“相对编号法”加以标注。
2 继电保护二次回路常见的干扰源
在继电保护二次回路中，常见的干扰源主要来自于以下几个主面：第一，50Hz工频干扰：如果大电流接地系统出现单相接地短路的现象，则变电站接地网中会有故障电流流过，其经过接地体的阻抗时，会有电压降产生，从而变电站中各点的地电位差别会比较大。在同一个回路中，有多个分布在不同区域的不同接地点，在连接各接地点的电缆芯中，各接地点间的电位差会产生电流。而且在两端接地的电缆芯中、多点接地的电缆屏蔽层中，地电位差也会产生电流，从而在电缆芯线中就会出现干扰电压；第二，高频干扰：如果诸如高压隔离开关等控制变电站中的开关设备切合带电的母线时，会在二次回路上引起高频干扰，这一干扰电压在经过电容器、母线等设备后会直接进入地网，从而产生一个高频振荡，其频率在50Hz~1MHz之间，从而二次回路就会受到一定的高频干扰；第三，雷电干扰：一年当中会在一定时期出现时间长短不定的雨季，容易发生雷击，此时电和磁耦合会在大地与高压线间感应出干扰电压，这种干扰电压即为雷电干扰，也会对二次回路产生影响；第四，控制回路所产生的干扰：如果继电器的线圈或者接触器断开时，会相应的出现干扰波，该宽频谱干扰波的干扰频率最高可达50MHz，因此会对二次回路产生非常大的影响；第五，高能辐射设备导致的干扰：如果在高压区使用通讯工具，比如移动电话或者对讲机等等，也会有高频的电磁场干扰出现。
3 继电保护二次回路的抗干扰措施
3.1 构造继电保护装置等电位面
在控制室中有各种继电保护盘柜，将这些设备集中在同一个等电位平台上，从而实现等电位面和接地主网的一点联接，等电位面的电位就能够根据地网电位的变化而变化，以防止控制室地网的地电位差窜入继电保护装置中，对于屏蔽干扰非常有利。把各个保护屏的铜排首尾相连进行焊接，形成闭环回路再连接控制室的地网即可。
3.2 沿高频电缆敷设接地铜线
如果高频同轴电缆一端接地且隔离开关操作空母线，则电缆另一端就会出现暂态高电压，此时在收发信机端子上会出现高电压，收发信机的正常工作就会受到干扰，因此而中断，严重的还有可以毁坏收发信机的部件。在开关场，高频电缆的屏蔽层通过至少大于10mm2的绝缘导线与结合滤波器二次端子相连接，并将其连通引下，与分支铜导线焊接连在一起。控制室中的高频电缆屏蔽层则采用1.5mm2~2.5mm2的多股铜线，与保护屏的接地铜排直接连接在一起，即可实现接地。
3.3 二次回路采用屏蔽电缆
保护装置的交流电流、信号回路、电压回路、直流控制回路等由开关场引入的电缆均使用诸如KVVP2-22等型号的屏蔽电缆，利用电组系数相对较小的铜制作屏蔽层。要保证屏蔽电缆的屏蔽层两端实现可靠接地。在制作电缆头时，先利用多股铜芯线在其两端屏蔽层缠绕至少十圈，铜芯线的截面积为2.5mm2~4mm2，固定好以后再用热缩管封紧，然后将单股铜芯线另一头接地，并保证其可靠性。保护屏与屏底接地小铜排相连接，而开关端子箱则连接在可靠的接地点上。不过需要注意的是，抗干扰措施不能采用备用电缆两头同时接地的作法，因为开关场各处的地电位存在差异，如果备用电缆两端接地不能避免电流流过，从而其中排列不对称的工作电缆芯就会感应出电势，干扰保护。
结束语
大量的运行经验证明:凡因继电保护和二次回路造成的重大频发性事故，都是由于有关人员未能严肃认真地贯彻执行有关规章制度和技术管理不善所致。因此，从事继电保护的运行人员，必须在工作中遵守电力工业技术管理法规、《电业安全工作规程》，事故调查规程中有关继电保护和二次回路方面的要求，以保证二次系统安全可靠地运行.减少和杜绝事故的发生。
参考文献
[1]季运兴.电工技能与安全[M].石油工业出版社，2001.
[2]都洪基.电力系统继电保护原理[M].东南大学出版社，2007.
[3]刘学军.继电保护原理学习指导[M].中国电力出版社，2006.