對于電力系統來說,想要穩定良好的運行,一定要有可靠的電氣設備,而電氣設備卻受多方面的影響而容易發生問題,比如:在安裝工藝上出現細小的差錯、所加的電荷負載過于沉重、絕緣線時間久而發生老化現象……這些故障會導致導線發生短路或斷路,直接或間接的使電氣設備發生故障,影響了電力系統的穩定運行,而在這之上,就要說到交直流電源串擾,因為電源干擾的緣故,使得繼電保護裝置誤以為電源發生問題,因而保護裝置自行變動,這嚴重影響電力系統的安全性,在本文中也著重講述了這種干擾的成因,以及提出一些切實可行的解決對策。
1、繼電保護交直流電源串擾的成因
根據名稱不難發現,交直流電源串擾成因很大一部分原因,就是這種繼電保護是由交流電和直流電共同供電,因為在現在的變電站,所用的電氣設備以及一些用電裝置都是需要二者共同供電的,這也是提高變電所供電可靠性和效率的最好方法。稍微懂一些電力方面知識的人就會知道,交流電的容量要比直流電小得多,并且直流電的可靠性要優于交流電,因此一般的電力方面的公司都比較喜歡應用直流電源,還有一方面就是因為直流電要容易維修。交流電和直流電的作用也是不一樣的,因為交流電的功率是比較小的,所以多用于照明設備、打印機這樣簡單的設備中,所占用的空間不大,所起到的作用也不大,但卻必不可少。因此在繼電設備中必須要應用兩者,因此當進行了一些不當的操作之后,在交流回路和直流回路中的一些線圈等會有不良的反應,會發生電壓升高的情況,進而對其他的直流回路設備產生影響,進而干擾到正確的操作,當斷路器斷開時,如果發現所受到的電壓為為無限大,則可以斷定這個斷路器是理想的,振頻一般就是一千赫茲,雖然這種情況會僅僅發生在線圈上,又或者簡單的引線上,但是卻有可能發生更大的危險,那就是尖峰電壓會升高,變得超出承受范圍。另一方面,如果沒有應用理想斷路器,那么所產生的危險就會更大:當斷路器斷開時,所在的觸點位置會會產生電弧重燃現象,在這種情況下會產生過電壓,這種過電壓雖然是暫態的,但卻非常嚴重,因為它會直接傳輸到直流部分的母線上,進而使整個斷路設備癱瘓。上面所說的情況,當斷路器斷開時,會產生暫態的過電壓,當這個電壓超過了擊穿電壓時,重燃的電弧會導致電流發生變變化,變得時斷時續,而電容的充電也會發生影響,變得時斷時續,有時還會發生反向放電的情況,使得暫態過電壓的震蕩變得更加明顯,加劇了斷路器的穩態的流失,整個控制系統進入癱瘓狀態。
2、繼電保護交直流電源串擾解決對策
2.1設計解決方案
很長時間以來,變電站繼電保護交直流串擾問題就一直存在于變電站中,并且直觀地說,我們并沒有一個能夠完美解決它的辦法,大多數時候在實際操作時,為了避免事故的時常發生,會安排經驗豐富的工作人員去負責這一塊的工作,但是這樣的做法并不能完全使得事故不再發生,因此也不是可靠的選擇。本文的觀點是將直流電源不可替代的作用發揮出來,用它替代交流電源來作為繼電保護電源,下面是本文作者想出來的兩種方案。
2.1.1將驅動設備進行更換。更換驅動設備,即將交流的設備更換為直流的,交直流電源串擾問題的主要原因是直流與交流同時存在而引起的,因此如果將交流設備都換成直流的設備,可以很有效的解決串擾問題,但是在另一方面,直流設備在市場上的流量很小,因此購買變得異常困難,并且因為沒有較大的交易量,因此這種專業上的人員特別少,造成維修的困難與昂貴;還有就是如果直流設備直接接入直流電源直流系統,會使得直流接地的情況發生的更為頻繁,因此在這方面要多加注意。
2.1.2將直流電源進行逆變。所謂的逆變,是一種應用逆變器進行處理的方式方法,將二百二十伏的直流電逆變為二百二十伏的交流電,然后用于照明燈設備的使用。因為交流線路越長,危險和事故越容易發生,因此逆變器可以直接裝在直流電源設備的接口處,可以完全杜絕電源串擾問題的發生。在以上解決方法的說明中,逆變器偶爾也會存在一些問題,畢竟其依舊存在交流側,因此,可以進行一定的保護,如安裝一些保護設備,有效地避免所有交直流問題的產生。在逆變器技術的開發和利用上面,我國的技術已經領先于世界,所以這種方法在一定程度上具有很強的實用性,也因為成本低而符合現階段我國的國情。
2.2逆變器對交直流電源的影響
2.2.1當某個交流節點和接地點相通時,這一側就會發生單點接地的情況,進而使得直流側發生閉合,并且由于系統中的電阻是很大的,所以即使接地,所產生的電流也是很小的,在這種情況下,接地電流受到閉合的影響,因此大小和方向都會發生變化,并且隨著時間發生周期性改變,電流不平衡。
2.2.2當逆變器中的兩個節點都與接地點相通時,就會形成多個回路,在之后的接地電流會不同于第一種情況,變得特別大,所以逆變器的另一半,即接在直流系統的那一邊的電流會變得極度不平衡。
2.2.3當交流側發生交直流電源串擾,使得交流側發生短路,那么在直流側會產生大量的沖擊電流,導致電流數值急劇增大。
2.3對繼電保護交直流電源串擾問題的具體解決方法
2.3.1瞬時過電流保護方法。在上文中說到,優勢逆變器的節點會與接地點接觸相通而發生短路等問題,這樣的問題會導致直流端的電流過大,在這種情況下,可以應用過電流保護法,在瞬時的電流過大時,裝置可以自行切斷電流,同時使逆變器停止工作,避免設備出現故障。
2.3.2過載保護。就是在直流端安裝一定設備,當這端的負荷超出了允許數值時,逆變器也會停止運行,并且發出警告,及時做出應對,以避免意外情況的發生。
對于用電越來越多的現代社會,變電所的作用也越來越明顯,對于繼電保護交直流電源串擾本文做了詳細的介紹,并提出了一些具體的解決辦法——繼電保護裝置的電源單一化可以有效地防止這種問題的發生,因此,應用逆變器,將交流電源逆變為直流,可以很明顯的降低繼電保護交直流電源串擾因此事故的發生率,進而將變電所的效率和穩定性提高一大截。