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

(烏東德水力發電廠，云南 昆明 651500)

隨著SDH光纖通信設備在電力系統的普遍應用，光纖保護目前已經成為輸電線路快速保護的主要手段[1]。光纖縱聯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內、區外故障。一旦發生故障，光纖縱聯差動保護將退出運行，會嚴重影響線路安全穩定運行[2]。該高壓電纜保護采用的是南瑞繼保生產的數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 發生過程及現象

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

報警信號發出后，維護人員現場檢查發現：

1)5B高壓電纜第二套保護裝置(主變側和GIS側)面板無異常燈點亮；

2)查看5B GIS側高壓電纜第二套保護裝置自檢報告：“10:10:45:455ms嚴重誤碼由0變為1”；

3)查看5B主變側高壓電纜第二套保護裝置自檢報告無相關報告。

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為由微機實現的數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成后備保護，設有過負荷告警功能，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、對側電流、差動電流、通道數據接收情況)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“通道異常”指示燈；BJJ報警接點；TDGJ接點。

和通道有關的報文有以下幾種：“通道異常”、“無有效幀”、“嚴重誤碼”、“縱聯碼錯”、“長期差流”。有任何一個報警，液晶均有相應的報文顯示，且BJJ均動作。有“差動退出”、“縱聯碼錯”、“無有效幀”任一告警時，報“通道異常”，面板上“通道異常”燈亮，開出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置不當引起的；二是保護裝置或保護信號接口裝置的光信號發送/接收設備異常；三是物理傳輸介質異常[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側高壓電纜第二套保護裝置報“嚴重誤碼”，保護裝置遙信繼電器BJJ動作，所以監控系統報：“高壓電纜第二套保護裝置異常”。“嚴重誤碼”自檢報文與光纖通道緊密相關。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、熔纖質量不好、光纖跳線接頭松動、光纖受潮或接頭積灰導致損耗增大、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，將主變側和GIS側尾纖拔出琺瑯，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，發現“嚴重誤碼”自檢報文依然存在，用光功率計對光纖通道進行檢查，檢查相關數據如表1、表2。

表1 GIS側高壓電纜第二套保護裝置檢查數據表 dBm

表2 主變側高壓電纜第二套保護裝置檢查數據表 dBm

根據測量結果可知：GIS側高壓電纜第二套保護裝置發送功率正常(裝置說明書規定-13±3 dBm)，主變側高壓電纜第二套保護裝置發送功率較上次測量時稍微偏小，前一次檢修中測量結果正常。GIS側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(尾纖的損耗一般很小，應在2 dBm以內)，5B主變側高壓電纜第二套保護裝置發送功率比上一次小將近2 dBm，差值較大。

根據數據可推斷：兩側互聯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致。

2.2.2 替換裝置檢查

根據上述檢查和推測結果，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]，對主變側高壓電纜第二套保護裝置CPU插件進行更換，更換后測量結果如表3、表4。

表3 更換插件后主變側高壓電纜第二套保護裝置檢查數據表 dBm

表4 更換插件后GIS側高壓電纜第二套保護裝置檢查數據表 dBm

根據上述數據可知更換插件后主變側高壓電纜第二套保護裝置發送功率正常，傳輸損耗為1.87 dbm也在誤差范圍內。保護裝置無“嚴重誤碼”報文，監控系統“高壓電纜第二套保護裝置異常”信號復歸。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 結論及改進措施

本次裝置通訊異常是由于硬件故障導致。主變側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，空氣非常潮濕，保護裝置長期在潮濕的環境下，會嚴重影響裝置壽命；此保護裝置因5B更換備用變已停運一個多月，保護盤柜內加熱器未正常工作，裝置長期處于極端環境下，必然導致裝置硬件故障。

針對此次缺陷處理過程，今后工作應當從以下幾點著手以避免此類缺陷故障再次發生。

1)建議在保護裝置安裝室安裝除濕設備；

2)加強巡檢力度，進一步觀察裝置運行情況，掌握設備的實時狀態；

3)設備停運時，柜內加熱器盡量不停運。

4 結 語

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