500 kV高壓電纜保護裝置異常動作事件的分析與處理

王龍輝，童志祥，王祖順，孫遠剛，王俊超

(烏東德水力發(fā)電廠，云南 昆明 651500)

隨著SDH光纖通信設(shè)備在電力系統(tǒng)的普遍應(yīng)用，光纖保護目前已經(jīng)成為輸電線路快速保護的主要手段[1]。光纖縱聯(lián)差動保護借助光纖通道傳送輸電線路兩端的信息，可以簡單可靠地判斷出區(qū)內(nèi)、區(qū)外故障。一旦發(fā)生故障，光纖縱聯(lián)差動保護將退出運行，會嚴(yán)重影響線路安全穩(wěn)定運行[2]。該高壓電纜保護采用的是南瑞繼保生產(chǎn)的數(shù)字式線路成套快速保護裝置RCS-931LM，特別適用于電廠電纜出線的主保護及后備保護。

1 發(fā)生過程及現(xiàn)象

2014-04-15日，某水電站監(jiān)控系統(tǒng)報：“5B高壓電纜第二套保護裝置異常”。

報警信號發(fā)出后，維護人員現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)：

1)5B高壓電纜第二套保護裝置(主變側(cè)和GIS側(cè))面板無異常燈點亮；

2)查看5B GIS側(cè)高壓電纜第二套保護裝置自檢報告：“10:10:45:455ms嚴(yán)重誤碼由0變?yōu)?”；

3)查看5B主變側(cè)高壓電纜第二套保護裝置自檢報告無相關(guān)報告。

2 原因分析及處理

2.1 超高壓線路電流差動保護裝置配置

RCS-931LM為由微機實現(xiàn)的數(shù)字式線路成套快速保護裝置，包括以分相電流差動和零序電流差動為主體的快速主保護，由三段方向相過流構(gòu)成后備保護，設(shè)有過負荷告警功能，固定為三相跳閘方式[3]。裝置采用同步通信方式，通道信息(如通道延時、對側(cè)電流、差動電流、通道數(shù)據(jù)接收情況)分別實時顯示。該高壓電纜保護裝置采用“專用光纖”作為傳輸通道，裝置通道告警共有四種報警途徑：液晶顯示的具體報警報文；保護裝置面板上的“通道異?！敝甘緹?；BJJ報警接點；TDGJ接點。

和通道有關(guān)的報文有以下幾種：“通道異常”、“無有效幀”、“嚴(yán)重誤碼”、“縱聯(lián)碼錯”、“長期差流”。有任何一個報警，液晶均有相應(yīng)的報文顯示，且BJJ均動作。有“差動退出”、“縱聯(lián)碼錯”、“無有效幀”任一告警時，報“通道異?！保姘迳稀巴ǖ喇惓！睙袅粒_出TDGJ接點。

2.2 分析及處理過程

目前通道異常原因大致可以分成三類：一是由通信通道或保護裝置設(shè)置不當(dāng)引起的；二是保護裝置或保護信號接口裝置的光信號發(fā)送/接收設(shè)備異常；三是物理傳輸介質(zhì)異常[4]。

因此分析此類故障主要是從軟件、光纖通道和硬件三個方面著手，由于GIS側(cè)高壓電纜第二套保護裝置報“嚴(yán)重誤碼”，保護裝置遙信繼電器BJJ動作，所以監(jiān)控系統(tǒng)報：“高壓電纜第二套保護裝置異?！薄！皣?yán)重誤碼”自檢報文與光纖通道緊密相關(guān)。因此，這里采用排除法，先檢查外回路，后替換裝置，逐項排除，壓縮故障范圍，最終定位并消除故障。

2.2.1 外回路檢查

可能造成通道故障的原因主要有尾纖芯有灰塵，尾纖受損，尾纖與琺瑯是否正確連接，光纜斷芯、熔纖質(zhì)量不好、光纖跳線接頭松動、光纖受潮或接頭積灰導(dǎo)致?lián)p耗增大、光端機功率不正常等。因此光纖要注意防塵，光纖在通過光砝瑯盤連接時，光跳線(尾纖)的瓷芯端面必須干凈清潔。有時甚至在肉眼都看不到有臟物、灰塵時，由于瓷芯端面未擦拭干凈都會產(chǎn)生較大衰減，甚至達幾十dB。光纖和光砝瑯在未連接時都必須用相應(yīng)的保護罩套好，以保證臟物不進入光砝瑯或污染光纖端面。采用排除法定位光纖外回路故障點較為簡單，因此首先對可能造成光纖通道故障的外部因素進行分析。

針對以上可能造成故障的原因，將主變側(cè)和GIS側(cè)尾纖拔出琺瑯，用無水酒精的紗布對尾纖芯的瓷芯端面擦干凈，并用吹氣球吹干，將擦拭干凈后的尾纖芯在重新插入光琺瑯，在此過程中不得碰到任何物品，發(fā)現(xiàn)“嚴(yán)重誤碼”自檢報文依然存在，用光功率計對光纖通道進行檢查，檢查相關(guān)數(shù)據(jù)如表1、表2。

表1 GIS側(cè)高壓電纜第二套保護裝置檢查數(shù)據(jù)表 dBm

表2 主變側(cè)高壓電纜第二套保護裝置檢查數(shù)據(jù)表 dBm

根據(jù)測量結(jié)果可知：GIS側(cè)高壓電纜第二套保護裝置發(fā)送功率正常(裝置說明書規(guī)定-13±3 dBm)，主變側(cè)高壓電纜第二套保護裝置發(fā)送功率較上次測量時稍微偏小，前一次檢修中測量結(jié)果正常。GIS側(cè)高壓電纜第二套保護裝置的傳輸損耗為0.96 dBm，在誤差范圍內(nèi)(尾纖的損耗一般很小，應(yīng)在2 dBm以內(nèi))，5B主變側(cè)高壓電纜第二套保護裝置發(fā)送功率比上一次小將近2 dBm，差值較大。

根據(jù)數(shù)據(jù)可推斷：兩側(cè)互聯(lián)光纖通道連接可靠無異常，可排除光纖通道故障，且可初步斷定高壓電纜保護裝置硬件故障導(dǎo)致。

2.2.2 替換裝置檢查

根據(jù)上述檢查和推測結(jié)果，維護人員使用替換法，通過用正常的部件替換疑似故障部位來定位故障點[5]，對主變側(cè)高壓電纜第二套保護裝置CPU插件進行更換，更換后測量結(jié)果如表3、表4。

表3 更換插件后主變側(cè)高壓電纜第二套保護裝置檢查數(shù)據(jù)表 dBm

表4 更換插件后GIS側(cè)高壓電纜第二套保護裝置檢查數(shù)據(jù)表 dBm

根據(jù)上述數(shù)據(jù)可知更換插件后主變側(cè)高壓電纜第二套保護裝置發(fā)送功率正常，傳輸損耗為1.87 dbm也在誤差范圍內(nèi)。保護裝置無“嚴(yán)重誤碼”報文，監(jiān)控系統(tǒng)“高壓電纜第二套保護裝置異?！毙盘枏?fù)歸。將定值按最新定值單整定，并核對無誤，進行傳動試驗后將保護裝置投入運行，裝置運行無異常。

3 結(jié)論及改進措施

本次裝置通訊異常是由于硬件故障導(dǎo)致。主變側(cè)高壓電纜第二套保護裝置故障原因：此裝置安裝在右岸地下電站主變洞輔助盤室內(nèi)，空氣非常潮濕，保護裝置長期在潮濕的環(huán)境下，會嚴(yán)重影響裝置壽命；此保護裝置因5B更換備用變已停運一個多月，保護盤柜內(nèi)加熱器未正常工作，裝置長期處于極端環(huán)境下，必然導(dǎo)致裝置硬件故障。

針對此次缺陷處理過程，今后工作應(yīng)當(dāng)從以下幾點著手以避免此類缺陷故障再次發(fā)生。

1)建議在保護裝置安裝室安裝除濕設(shè)備；

2)加強巡檢力度，進一步觀察裝置運行情況，掌握設(shè)備的實時狀態(tài)；

3)設(shè)備停運時，柜內(nèi)加熱器盡量不停運。

4 結(jié) 語

雖然本次裝置異常是由于硬件故障導(dǎo)致，但是必須考慮光纖通道故障產(chǎn)生的危害，光纖通道的可靠性雖然較高，但也有發(fā)生故障的可能性。另外，在工程設(shè)計中，敷設(shè)的光纜要留有一定的備用芯線，當(dāng)工作的纖芯由于斷芯等各種故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸誤碼率增大或中斷時，可切換到備用芯線繼續(xù)進行數(shù)據(jù)通信，以保證保護裝置的安全可靠運行。