继电保护交直流电源串扰的成因和解决方法

对于电力系统来说，想要稳定良好的运行，一定要有可靠的电气设备，而电气设备却受多方面的影响而容易发生问题，比如：在安装工艺上出现细小的差错、所加的电荷负载过于沉重、绝缘线时间久而发生老化现象……这些故障会导致导线发生短路或断路，直接或间接的使电气设备发生故障，影响了电力系统的稳定运行，而在这之上，就要说到交直流电源串扰，因为电源干扰的缘故，使得继电保护装置误以为电源发生问题，因而保护装置自行变动，这严重影响电力系统的安全性，在本文中也着重讲述了这种干扰的成因，以及提出一些切实可行的解决对策。
1、继电保护交直流电源串扰的成因
根据名称不难发现，交直流电源串扰成因很大一部分原因，就是这种继电保护是由交流电和直流电共同供电，因为在现在的变电站，所用的电气设备以及一些用电装置都是需要二者共同供电的，这也是提高变电所供电可靠性和效率的最好方法。稍微懂一些电力方面知识的人就会知道，交流电的容量要比直流电小得多，并且直流电的可靠性要优于交流电，因此一般的电力方面的公司都比较喜欢应用直流电源，还有一方面就是因为直流电要容易维修。交流电和直流电的作用也是不一样的，因为交流电的功率是比较小的，所以多用于照明设备、打印机这样简单的设备中，所占用的空间不大，所起到的作用也不大，但却必不可少。因此在继电设备中必须要应用两者，因此当进行了一些不当的操作之后，在交流回路和直流回路中的一些线圈等会有不良的反应，会发生电压升高的情况，进而对其他的直流回路设备产生影响，进而干扰到正确的操作，当断路器断开时，如果发现所受到的电压为为无限大，则可以断定这个断路器是理想的，振频一般就是一千赫兹，虽然这种情况会仅仅发生在线圈上，又或者简单的引线上，但是却有可能发生更大的危险，那就是尖峰电压会升高，变得超出承受范围。另一方面，如果没有应用理想断路器，那么所产生的危险就会更大：当断路器断开时，所在的触点位置会会产生电弧重燃现象，在这种情况下会产生过电压，这种过电压虽然是暂态的，但却非常严重，因为它会直接传输到直流部分的母线上，进而使整个断路设备瘫痪。上面所说的情况，当断路器断开时，会产生暂态的过电压，当这个电压超过了击穿电压时，重燃的电弧会导致电流发生变变化，变得时断时续，而电容的充电也会发生影响，变得时断时续，有时还会发生反向放电的情况，使得暂态过电压的震荡变得更加明显，加剧了断路器的稳态的流失，整个控制系统进入瘫痪状态。
2、继电保护交直流电源串扰解决对策
2.1 设计解决方案
很长时间以来，变电站继电保护交直流串扰问题就一直存在于变电站中，并且直观地说，我们并没有一个能够完美解决它的办法，大多数时候在实际操作时，为了避免事故的时常发生，会安排经验丰富的工作人员去负责这一块的工作，但是这样的做法并不能完全使得事故不再发生，因此也不是可靠的选择。本文的观点是将直流电源不可替代的作用发挥出来，用它替代交流电源来作为继电保护电源，下面是本文作者想出来的两种方案。
2.1.1 将驱动设备进行更换。更换驱动设备，即將交流的设备更换为直流的，交直流电源串扰问题的主要原因是直流与交流同时存在而引起的，因此如果将交流设备都换成直流的设备，可以很有效的解决串扰问题，但是在另一方面，直流设备在市场上的流量很小，因此购买变得异常困难，并且因为没有较大的交易量，因此这种专业上的人员特别少，造成维修的困难与昂贵；还有就是如果直流设备直接接入直流电源直流系统，会使得直流接地的情况发生的更为频繁，因此在这方面要多加注意。
2.1.2 将直流电源进行逆变。所谓的逆变，是一种应用逆变器进行处理的方式方法，将二百二十伏的直流电逆变为二百二十伏的交流电，然后用于照明灯设备的使用。因为交流线路越长，危险和事故越容易发生，因此逆变器可以直接装在直流电源设备的接口处，可以完全杜绝电源串扰问题的发生。在以上解决方法的说明中，逆变器偶尔也会存在一些问题，毕竟其依旧存在交流侧，因此，可以进行一定的保护，如安装一些保护设备，有效地避免所有交直流问题的产生。在逆变器技术的开发和利用上面，我国的技术已经领先于世界，所以这种方法在一定程度上具有很强的实用性，也因为成本低而符合现阶段我国的国情。
2.2 逆变器对交直流电源的影响
2.2.1 当某个交流节点和接地点相通时，这一侧就会发生单点接地的情况，进而使得直流侧发生闭合，并且由于系统中的电阻是很大的，所以即使接地，所产生的电流也是很小的，在这种情况下，接地电流受到闭合的影响，因此大小和方向都会发生变化，并且随着时间发生周期性改变，电流不平衡。
2.2.2 当逆变器中的两个节点都与接地点相通时，就会形成多个回路，在之后的接地电流会不同于第一种情况，变得特别大，所以逆变器的另一半，即接在直流系统的那一边的电流会变得极度不平衡。
2.2.3 当交流侧发生交直流电源串扰，使得交流侧发生短路，那么在直流侧会产生大量的冲击电流，导致电流数值急剧增大。
2.3 对继电保护交直流电源串扰问题的具体解决方法
2.3.1 瞬时过电流保护方法。在上文中说到，优势逆变器的节点会与接地点接触相通而发生短路等问题，这样的问题会导致直流端的电流过大，在这种情况下，可以应用过电流保护法，在瞬时的电流过大时，装置可以自行切断电流，同时使逆变器停止工作，避免设备出现故障。
2.3.2 过载保护。就是在直流端安装一定设备，当这端的负荷超出了允许数值时，逆变器也会停止运行，并且发出警告，及时做出应对，以避免意外情况的发生。
对于用电越来越多的现代社会，变电所的作用也越来越明显，对于继电保护交直流电源串扰本文做了详细的介绍，并提出了一些具体的解决办法——继电保护装置的电源单一化可以有效地防止这种问题的发生，因此，应用逆变器，将交流电源逆变为直流，可以很明显的降低继电保护交直流电源串扰因此事故的发生率，进而将变电所的效率和稳定性提高一大截。