對一起高頻通道故障的分析及處理

丁國華

（鎮(zhèn)江供電公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212001）

高頻保護(hù)作為220kV及以上電壓等級線路保護(hù)的主保護(hù)，其通道的正常與否關(guān)系到保護(hù)能否正確動(dòng)作。當(dāng)高頻通道出現(xiàn)異常時(shí)必須迅速進(jìn)行處理,否則就有影響高頻保護(hù)的正常運(yùn)行，如果此時(shí)線路上發(fā)生故障，高頻保護(hù)就有可能發(fā)生誤動(dòng)或拒動(dòng)，從而產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。所以，作為檢修人員，在通道出現(xiàn)異常時(shí)，必須通過異?，F(xiàn)象以及相關(guān)的實(shí)驗(yàn)對故障進(jìn)行正確的分析和判斷，從而確定故障點(diǎn)的位置，合理提出停電范圍，停用相關(guān)保護(hù)，在最短的時(shí)間內(nèi)處理完故障。如果對異常情況不能進(jìn)行正確地判斷或判斷錯(cuò)誤，將會(huì)大大增加處理故障的難度，從而有可能使高頻保護(hù)長時(shí)間不能投入運(yùn)行。所以通過對高頻通道故障現(xiàn)象進(jìn)行正確判斷出故障點(diǎn)位置顯得非常重要。

1 高頻通道的構(gòu)成

目前，高頻保護(hù)通道主要是采用“相地”方式，其主要由以下幾個(gè)部分組成：輸電線路、高頻阻波器、耦合電容器、結(jié)合濾波器、高頻電纜、保護(hù)間隙、接地刀閘以及高頻收發(fā)信機(jī)。原理接線如圖1所示。高頻通道在實(shí)際運(yùn)行的過程中，有幾個(gè)部分比較容易出現(xiàn)問題。（1）收發(fā)信機(jī)的性能不夠穩(wěn)定，由于長時(shí)間處于工作狀態(tài)，元器件容易損壞，根據(jù)不同的廠家，發(fā)生問題的情況會(huì)不一樣；（2）結(jié)合濾波器中的避雷器會(huì)發(fā)生問題，從而引起通道衰耗的增大，嚴(yán)重時(shí)有可能導(dǎo)致通道無法交換信號等；（3）阻波器中的調(diào)諧器損壞，導(dǎo)致其特性阻抗發(fā)生變化，高頻信號分流，通道衰耗增大；（4）在整個(gè)通道中，由于施工工藝比較差，導(dǎo)致通道在運(yùn)行一段時(shí)間后某些地方發(fā)生接觸不良或接地現(xiàn)象，使高頻信號分流，通道衰耗增大。在高頻通道中的任何一點(diǎn)發(fā)生故障，其表現(xiàn)出來的現(xiàn)象亦不相同，這就需要根據(jù)這些故障現(xiàn)象以及相關(guān)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)能夠正確判斷，從而準(zhǔn)確判斷出故障點(diǎn)位置。

圖1 高頻保護(hù)通道原理接線

2 通道故障現(xiàn)象及原因分析

2.1 故障現(xiàn)象

近日某變電站220kV華上線路高頻保護(hù)在進(jìn)行每天的兩側(cè)高頻信號交換試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn) （兩側(cè)收發(fā)信機(jī)為LEX912），甲側(cè)收發(fā)信機(jī)發(fā)信時(shí)，乙側(cè)收發(fā)信機(jī)能夠收到甲側(cè)所發(fā)信號并啟動(dòng)發(fā)信，同時(shí)發(fā)3 dB告警信號，而乙側(cè)收發(fā)信機(jī)發(fā)信時(shí)，甲側(cè)收發(fā)信機(jī)則無任何反應(yīng)，檢查前一天的交換信號試驗(yàn)數(shù)據(jù)，兩側(cè)都收發(fā)信機(jī)正常。對比兩側(cè)收發(fā)信機(jī)定校數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，甲側(cè)比乙側(cè)收發(fā)信機(jī)靈敏啟動(dòng)電平高。所以，初步判斷：（1）在交換高頻信號時(shí)，通道發(fā)生了較大的衰耗，通道出現(xiàn)故障；（2）由于乙側(cè)收發(fā)信機(jī)的靈敏啟動(dòng)電平較低，在收到對側(cè)的信號時(shí)能夠啟動(dòng)發(fā)信，而甲側(cè)收發(fā)信機(jī)在收到對側(cè)信號時(shí)則不能啟動(dòng)發(fā)信。

2.2 故障分析

2.2.1 相關(guān)試驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析

申請停用本套高頻保護(hù)，對兩側(cè)高頻收發(fā)信機(jī)的發(fā)信電平以及高頻通道各關(guān)鍵點(diǎn)電平進(jìn)行測量。

（1）用電平表以及高頻振蕩器對兩側(cè)收發(fā)信機(jī)通道口收、發(fā)信電平以及靈敏啟動(dòng)電平進(jìn)行測量，測量數(shù)據(jù)如表1所示。甲側(cè)收發(fā)信機(jī)發(fā)信電平30.9 dB，乙側(cè)發(fā)信電平為31.3 dB，裝置的額定發(fā)信電平為31 dB，從測量數(shù)據(jù)分析判斷，兩側(cè)收發(fā)信機(jī)發(fā)信回路正常；用高頻振動(dòng)器對高頻收發(fā)信機(jī)加入額定頻率的高頻信號，對高頻收發(fā)信機(jī)的靈敏啟動(dòng)電平進(jìn)行測量，當(dāng)高頻收發(fā)信機(jī)通道口接收到信號電平高于靈敏啟動(dòng)電平時(shí)，高頻收發(fā)信機(jī)能夠啟動(dòng)發(fā)信，否則不能啟動(dòng)發(fā)信，說明裝置收信回路正常。兩側(cè)收發(fā)信機(jī)裝置良好。

表1 通道口電平 dB

（2）對兩側(cè)結(jié)合濾波器的線路側(cè)以及電纜側(cè)高頻信號電壓電平進(jìn)行測量，測量數(shù)據(jù)見表2。

表2 電壓電平 dB

在解除結(jié)合濾波器中的避雷器后，再測量各點(diǎn)電平，其數(shù)據(jù)與表2無明顯變化，據(jù)此可判斷避雷器無擊穿。由于結(jié)合濾波器電纜側(cè)波阻抗為75 Ω，結(jié)合濾波器線路側(cè)波阻抗為400 Ω，在假設(shè)結(jié)合濾波器無衰耗的情況下，電纜側(cè)與線路側(cè)高頻信號的功率絕對電平應(yīng)相等，根據(jù)電壓電平與功率電平之間的換算公式Lp=Lu+10log600/Z，則有電纜側(cè)電壓電平與線路側(cè)電壓電平的關(guān)系。

Lu1為結(jié)合濾波器電纜側(cè)電壓電平；Lu2為結(jié)合濾波器線路側(cè)電壓電平。從甲側(cè)結(jié)合濾波器所測數(shù)據(jù)來看，無論是本側(cè)發(fā)信，還是收對側(cè)高頻信號，電纜側(cè)電平均比線路側(cè)電平低7 dB左右，結(jié)合濾波器衰耗未超過2 dB，符合規(guī)程要求，說明甲側(cè)結(jié)合濾波器良好。從乙側(cè)結(jié)合濾波器所測數(shù)據(jù)來看，在本側(cè)發(fā)信時(shí)，電纜側(cè)電平為23.1 dB,歸算到線路側(cè)電平應(yīng)為23.1+7.27=30.37 dB，但實(shí)際測量時(shí)只有14.2 dB，少了16.17 dB，說明結(jié)合濾波器有可能損害，或線路側(cè)有較大的衰耗。在對側(cè)發(fā)信、本側(cè)收信時(shí)，電纜側(cè)電平比線路側(cè)電平低7 dB，歸算后可知結(jié)合濾波器衰耗較小，說明乙側(cè)結(jié)合濾波器良好。

2.2.2 故障點(diǎn)查找

通過以上的各項(xiàng)試驗(yàn)以及對試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，可以判斷兩側(cè)的收發(fā)信機(jī)以及結(jié)合濾波器完好，從收發(fā)信機(jī)經(jīng)過高頻電纜到結(jié)合濾波器的高頻信號衰耗約為6 dB左右，符合規(guī)程的要求?？梢耘袛嗍亲璨ㄆ骰蝰詈想娙萜鞒霈F(xiàn)了異常情況，并且在線路的乙側(cè)可能性極大，因?yàn)樵谝覀?cè)發(fā)信時(shí)，結(jié)合濾波器線路側(cè)電平較低，高頻信號發(fā)生了較大的分流。

停用一次設(shè)備，對一次設(shè)備進(jìn)行檢查。由于檢查耦合電容器與檢查阻波器時(shí)，考慮到與運(yùn)行設(shè)備的安全距離，所需停電范圍不同，檢查耦合電容器只需停線路即可，停電較小，而檢查阻波器時(shí)除需停本線路外還需停母線，范圍較大，所以應(yīng)先考慮檢查耦合電容器。

在停用線路后對耦合電容器進(jìn)行檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，其引至結(jié)合濾波器的導(dǎo)線發(fā)生了接地，導(dǎo)致高頻電流發(fā)生較大的分流。由于是采用線路壓變兼作高頻通道的耦合電容器，其二次接線盒內(nèi)接線端子設(shè)計(jì)不合理，不利于接線，固定絕緣板用螺帽生銹，同時(shí)導(dǎo)線絕緣層老化，最終導(dǎo)致導(dǎo)線通過鐵銹與外殼接觸，發(fā)生接地。

3 防范措施及建議

為了盡量避免高頻通道出現(xiàn)異?；蚬收锨闆r，保證高頻保護(hù)的正常運(yùn)行，主要應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：（1）由于高頻通道由多個(gè)部分組成，其中任何一個(gè)部分出現(xiàn)接線松動(dòng)、元件老化、導(dǎo)線銹蝕等都會(huì)造成高頻通道故障，所以，在高頻通道施工的各個(gè)環(huán)節(jié)都要嚴(yán)格把關(guān)，注意施工工藝，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)反事故措施要求，保證各個(gè)部分連接可靠。（2）高頻通道抗干擾性能較差，容易受到外部的影響，在進(jìn)行高頻通道檢驗(yàn)時(shí)要認(rèn)真、仔細(xì)，并將本次的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)與以往檢驗(yàn)記錄進(jìn)行比較，如發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有變化時(shí)，要找出原因，這樣才能消除故障隱患。（3）根據(jù)高頻通道的構(gòu)成以及其特點(diǎn)，很難實(shí)現(xiàn)高頻通道的實(shí)時(shí)監(jiān)測，這就需要運(yùn)行人員嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)程要求，按時(shí)進(jìn)行通道信號交換試驗(yàn)，在遇有惡劣天氣時(shí)，應(yīng)縮短信號交換試驗(yàn)周期，以便在通道故障或異常時(shí)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)及處理。（4）高頻通道故障率較高，出現(xiàn)故障的范圍較廣，維護(hù)比較麻煩，盡量采用光纖通道。

4 結(jié)束語

高頻通道作為高頻保護(hù)的重要組成部分，在通道出現(xiàn)異常時(shí)，必須能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)及處理，否則將會(huì)導(dǎo)致保護(hù)的誤動(dòng)或拒動(dòng)。在處理故障的過程中應(yīng)做到：（1）停電的范圍盡可能??；（2）保護(hù)停用的時(shí)間盡可能短。所以，對高頻通道故障分析要正確，故障點(diǎn)位置的判斷要準(zhǔn)確，只有這樣，才能在較短的時(shí)間內(nèi)將故障排除，保證高頻保護(hù)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]國家電力調(diào)度通信中心.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)用技術(shù)問答（第2版）[M].北京：中國電力出版社，2000.

[2]江蘇省電力公司.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與實(shí)用技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2006.