一起直流接地及信號錯報的缺陷處理及原因分析

張曦源

（云南電網有限責任公司楚雄供電局，云南 楚雄 675000）

0 前言

缺陷的應急處理是檢修人員最頻繁、也是最常見的工作。如不及時地處理就有可能造成缺陷的升級、事故的擴大，因此必須及時地進行故障查找和排除，減小電網運行風險。然而無論是一個缺陷、還是一起事故的發生，往往都是由多個因素或者多種巧合湊到了一起而產生的連鎖反應。本文結合一起直流接地及信號錯報的缺陷處理和原因分析提出相應的技術措施和管理措施進行改進，避免類似問題的再次發生。

1 事件簡介

2017 年3 月某巡維中心上報兩條缺陷：110 kV 某變直流系統集中監控裝置及后臺監控機發直流負接地信號。后臺監控機發“消弧線圈母線接地”光字牌告警信號，報文頻發“110 kV公用測控屏一消弧線圈母線接地信號”。運行人員在經調度同意，將35 kV 消弧線圈退出運行，斷開35 kV 消弧線圈直流電源空開后，所有告警信號消失，通知變電檢修人員到場處理缺陷。

2 缺陷查找和處理

2.1 直流接地缺陷查找及處理

在短時合上直流電源屏側直流電源空開后，集中監控器并未發出直流負接地信號，確定直流電源屏至消弧線圈控制器直流電源空開上端頭之間二次回路無異常。

在檢查消弧線圈控制器直流電源空開以下回路發現，空開下端有兩組出線，一組作為消弧線圈自動跟蹤補償裝置電源，另一組則作為消弧線圈有載開關檔位回讀器的信號電源。由于缺陷發生時天氣陰雨，而且消弧線圈自動跟蹤補償裝置身處室內，所以初步懷疑是消弧線圈有載開關檔位回讀信號回路有異常。

合上消弧線圈控制器直流電源空開，集中監控器及后臺監控機發出直流負接地信號。將消弧線圈本體上有載開關檔位回讀的航空插頭從消弧線圈本體拆開并懸空后，直流負接地信號消失。

檢修人員將航空插頭兩側拆開，用萬用表對航空插頭進行絕緣檢測，卻未發現異常，每芯電纜對地絕緣均為8M 左右。將航空插頭背部拆開進行檢查時發現航空插頭背部與電纜芯線連接處有灼燒且有脫落的痕跡，如圖1 所示。檢修人員遂決定對航空插頭進行清污、重新焊接、絕緣包裹處理。在處理恢復完畢之后重新合上消弧線圈控制器直流電源空開，集中監控器及后臺監控機未再發出直流負接地信號。

圖1 航空插頭觸點燒毀

在對消弧線圈調檔控制回路進行檢查時發現消弧線圈的有載開關電機電源與檔位回讀信號回路通過同一根航空插頭電纜送至消弧線圈本體航空插座處。經查閱圖紙、實際測量確定消弧線圈的有載開關電機電源為380V 交流電源。而這卻無法滿足南網反措和相關技術規程中的規定“交流電壓、電流回路、直流回路及電源四部分均應使用獨立電纜，動力電纜和控制電纜應按種類分層敷設，嚴禁用同一電纜的不同導線同時傳送動力電源和信號”。

2.2 信號錯報缺陷查找及處理

運行人員表示，之前后臺曾有過“消弧線圈母線接地”信號，時有時無，發信頻率以陰雨天居多。

檢修人員查閱圖紙，如圖2 所示，可知“消弧線圈母線接地”信號接點由零序電壓繼電器啟動，遂對該信號接點下端進行電壓測量，結果顯示-110 V，表明該信號接點并未導通。用萬用表對35 kV 消弧線圈控制屏零序電壓回路進行測量檢查，測量結果顯示35 kV 母線零序電壓二次值為3V，與后臺監控機顯示一致。檢修人員和廠家技術人員溝通后確定該零序電壓繼電器啟動定值為25 V，此為廠家技術討論結果值，相關標準并未明確規定。經運行人員確認缺陷發生時除了“直流接地”和“消弧線圈母線接地”兩個信號之外，35 kV 母線電壓正常，無其它異常。由此確定當時無35 kV 母線接地情況，該信號應該屬于錯報。

圖2 母線接地原理圖

檢修人員對信號回路進行檢查，并對設計藍圖和裝置白圖的信號回路進行比對，發現設計藍圖和裝置白圖的信號回路存在不一致的情況。如圖3 所示：

圖3 信號錯誤對比圖

檢修人員對實際的信號回路重新進行了校核。發現后臺監控機所發“消弧線圈母線接地”信號實際接線為自動跟蹤補償裝置報“控制器外部故障”信號。如圖4 所示。

圖4 中央信號回路接線錯誤

雖然能從裝置白圖中看到“控制器外部故障”信號動作接點，卻無法看出繼電器動作條件。查閱裝置說明書，有以下幾種情況之一將啟動“外部故障”報警繼電器。分別是：位移過限、調檔失敗、殘流超標、容量不適、檔位到底、檔位到頂、手動控制、遠方控制、母聯并聯、未投運。檢修人員將消弧線圈控制把手打到手動位置，裝置發出“控制器外部故障”告警報文，后臺監控機所發“110 kV 公用測控屏一消弧線圈母線接地”報文信號，且“消弧線圈母線接地”光字牌點亮。以此確認當時后臺監控機所發“消弧線圈母線接地”信號確實為裝置報“控制器外部故障”信號。然而故障當時消弧線圈的控制把手肯定是處在自動控制位置，因此暫時無法準確判斷故障發生時是屬于何種情況引起的報警繼電器動作。

隨后檢修人員對消弧線圈進行了調檔試驗。在調檔過程中忽然后臺監控機又再報出“110 kV公用測控屏一消弧線圈母線接地”信號，且“消弧線圈母線接地”光字牌點亮，裝置顯示面板有“控制器外部故障”報文，對該信號接點下端進行電壓測量，結果顯示+110 V，表明該信號接點確已導通，確有控制器外部故障。

對消弧線圈控制回路進行檢查時發現檔位回讀指示器的檔位燈全滅，無檔位顯示，而現場消弧線圈實際處于4 檔狀態，對控制屏內檔位回讀器4 檔檔位燈進線端子進行電壓測量，結果顯示-110 V，表明該檔位回讀信號接點確實未導通，檔位回讀失敗。經運行人員回憶，后臺發“消弧線圈母線接地”信號時，自動跟蹤補償裝置面板上確有“調檔失敗”的報文。

此時可以確定當時的故障屬于調檔失敗，即“控制器發出調檔命令后，未檢測到變檔后的檔位信號”。

檢修人員在調檔試驗之前只對航空插頭進行了清污、重新焊接、絕緣包裹處理，然后恢復緊固，并未進行其它操作。遂決定重新拆開航空插頭，對電纜芯線進行通檔檢查。檢查結果表明航空插頭電纜各芯通檔均無異常，說明航空插頭電纜沒有斷股、斷線的可能，檔位回讀信號回路的異常就只剩下消弧線圈本體內的二次回路。在恢復、緊固航空插頭、調檔后，各檔位卻顯示正常，裝置、后臺監控機無異常信號。于是懷疑航空插頭與消弧線圈本體上的航空插座之間有接觸不良的可能。再次將航空插頭拆開、恢復、緊固、調檔，終于又出現檔位回讀失敗故障。將航空插頭拆開、仔細對比檢查后發現航空插頭的針頭與消弧線圈本體上的航空插座的針孔有一定的間隙，并沒有完全緊實地接觸，確實存在接觸不良的情況。檢修人員用二次接線鼻子前端剪下套在航空插頭針頭上，以此填充針頭與針孔之間的間隙，增大針頭與針孔直接的接觸面積。之后連續、完整調檔3 次均再無異常。至此缺陷完全消除。

3 缺陷原因分析

基于整個缺陷的查找、分析、判斷、處理的過程，認為兩個不同的缺陷實際是一個缺陷的擴大和升級，而導致本次缺陷發生的原因主要分為兩大類：一是技術類的原因，二是管理類的原因。

3.1 技術類的原因

1）消弧線圈本體處的航空插頭針頭與航空插座針孔的接觸不良，消弧線圈自動補償裝置對消弧線圈進行調檔操作后，無法檢測到相應的檔位變動信號（即調檔失敗）。于是裝置反復進行調檔操作，電機控制回路較長時間處于帶電狀態。

2）消弧線圈采用的航空插頭預制式電纜不滿足南網反措和相關技術規程的要求，存在交直流混用的情況。該變電站調匝式消弧線圈是早期投運設備，本體回路只有一個航空插座，沒有本體端子箱，因此無法用兩根電纜將電機電源與信號回路隔離開。

3）室外的航空插頭防潮措施不夠。在陰雨天氣下，影響了航空插頭內部的絕緣強度。以上三個因素同時發生，造成了檔位回讀信號回路觸點的燒毀，從而引發了直流接地。

4）信號回路的設計、接線錯誤則導致了后臺監控機“消弧線圈母線接地”信號的錯報。

5）檔位回讀指示器的結構設計不合理、檔位回讀指示燈過小、安裝位置過于隱蔽，導致檔位回讀失敗一直未被發現。

6）消弧線圈檔位回讀的信號未接入測控裝置，也未寫入后臺監控機的遙信數據庫中，也就無法在后臺監控機上實時監視消弧線圈的檔位信號。而在現有運行調檔式消弧線圈的變電站中普遍存在此問題。

3.2 管理類的原因

1）圖紙審查工作不嚴密。在該站綜合自動化改造工作的前期，進行的施工圖紙審查工作中未發現消弧線圈自動跟蹤補償裝置的施工圖設計和裝置白圖的信號回路有不一致的情況。

2）外包工程的項目管理工作不嚴格。在綜合自動化改造項目的施工、驗收過程中均未發現設計錯誤、接線錯誤。

3）預試定檢工作的檢修質量不高。由于沒有消弧線圈自動跟蹤補償裝置相關的預試定檢規程規定，也沒有相關的作業指導書。在幾個月前進行過的首檢工作中，只有一次設備消弧線圈本體的定檢工作，卻未安排消弧線圈自動跟蹤補償裝置的預試定檢工作，導致了二次信號回路的錯誤一直都未被發現。

4）管理理念的缺失。在消弧線圈采用的航空插頭預制式電纜不滿足南網反措和相關技術規程的要求的情況下，長期運行，一直未制定相關的處理和改進措施。

5）運行人員在發生缺陷時未全面記錄缺陷在各設備上的表征。且在發出“消弧線圈母線接地”信號后未引起足夠高度的重視，導致缺陷的擴大升級。

4 防治措施

4.1 技術類的防治措施

1）航空插頭針頭與航空插座針孔的接觸的可靠度，目前暫時沒有準確的度量辦法和標準，所以也沒有辦法進行定量的分析。二者接觸的可靠程度取決于接觸件的設計、構造、工藝以及原材料的性能等多個因素。因此在航空插頭安裝完畢后，只能采用蜂鳴器、萬用表通檔測試等傳統的辦法結合多次檢測來進行把控。

2）初始設計不夠盡善盡美，設備本體結構無法改變，但可以考慮從外部回路進行改造以此來滿足南網反措和技術規程的要求。如加裝航空插頭轉換接頭和本體端子箱（轉換接頭需跟設備廠家專門定制），將原有的預制式電纜更換為兩根常規的二次電纜，以此實現交直流回路的相互獨立。

3）在室外消弧線圈本體端的航空插座上方加裝防雨罩，防雨罩的制作可參照瓦斯繼電器的防雨罩模型。

4）對信號回路進行了正確性核對、二次線的改接，并對竣工圖紙進行了修改。

5）建議將原有的檔位回讀指示器更換為數字式檔位指示器，并將其重新安裝至保護屏的正前方，便于運行人員觀測。

6）改造檔位回讀二次回路，在后臺監控機上增加消弧線圈檔位信號。在檔位回讀指示器和檔位信號開入接點之間增加具有兩對常開接點的中間繼電器，一對接點接入測控裝置，一對繼續作為檔位回讀指示回路。不過此舉會增加9 個中間繼電器，也增加了二次回路的復雜程度。

4.2 管理類的防治措施

1）加強圖紙審查工作的管理，避免新、老設備之間二次回路的銜接出現設計錯誤、接線錯誤。尤其是對于消弧線圈這一類相對“冷門”的設備。

2）加強外包工程的項目管理工作的技術把關，提高竣工圖紙的反饋質量和驗收質量。

3）建議增加消弧線圈自動跟蹤補償裝置相關的預試定檢規程規定，自行編制作業指導書，列入預試定檢計劃，提高檢修質量。

4）加強對暫時無法滿足規程要求的設備的管控，盡可能及時制定出改進措施，并長期跟蹤其運行狀態。

5）運行人員在發現缺陷之際，應對一、二次設備、后臺監控機的狀態、信號作出準確、詳細、完整、全面的書面記錄，且建議最好有照片為證，以此為檢修人員的缺陷查找、分析、判斷和處理工作提供更有利、更準確的幫助。對頻繁、短暫發起的告警信號加強足夠的重視以避免缺陷的擴大升級。

5 結束語

1）單個的不安全因素可能還不足以威脅安全生產，可是當多個不安全因素偶然的、順利的組合在一起則就會導致一個完全不安全事件的發生，帶來的后果無法估量。因此在電網安全生產的過程中把每一個不安全因素及時找出、控制住和消除，減少或避免隱患擴大、升級甚至是造成事故的意義尤為重大。

2）變電站綜合自動化改造在電網建設和運行管理中算是比較頻繁且重要的項目管理工作，而圖紙設計、圖紙審查、項目竣工驗收環節應該是業主方項目管理的核心工作，應增加更多的重視和管理，提高施工圖設計、施工圖紙審查、竣工圖紙反饋、項目驗收、投產后首檢等工作的質量，減少設備投運后的缺陷發生頻率，更應在短期內杜絕直流接地等緊急、重大缺陷的發生。