抗干扰电容引起的保护故障分析

来源:岁月联盟 作者:李社勇 郭宏进 时间:2010-08-25

摘要:微机保护的模数变换采用了电容滤波的抗干扰措施,由于电容元件短路损坏,使采样值发生变化或保护装置退出运行,造成保护装置误动和拒动,严重地影响着电网的安全运行。本文通过两次保护装置故障处理,为保护人员消除异常运行提供了依据和。

关键词:微机保护 抗干扰电容 故障分析

 

  许多微机保护的模数变换回路采用了电压频率变换器(VFC)技术,为了提高VFC的抗干扰性能,多数情况下采用在VFC芯片的+15 V、-15 V电源,对地间DGND增加一个抗干扰电容,母庸置疑此抗干扰电容滤除了电磁干扰和电路中的高次谐波干扰,提高了VFC运行的稳定性。但是,由于此电容筛选不当,往往造成保护装置发生故障甚至误动或拒动,而此故障的表象往往不易被人发现,故障短时间内不能被处理,使一次设备长时间无保护运行,从而严重影响着电网的安全运行。本文根据两次抗干扰电容损坏的处理结果和方法,为保护人员提供了一个处理同类故障的快速便捷的办法。

  1 异常故障

  1.1 异常故障1

  2002年1月,110 kV某变电站预告警铃响,后台机报"110 kV备自投异常","数据采集出错"。保护盘上CSB-21A数字式备自投装置面板"告警灯亮,液晶屏显示"CPU comm err""运行"灯闪烁。

  1.2 异常故障2

  2004年5月,110 kV某变电站预告警铃响,后台机报"1#主变保护电源消失",保护盘上CST-231A保护装置面板"运行"灯灭,液晶显示屏无任何显示。

  2 现场调查处理

  2.1 异常故障1处理

  因以前也出现过数据采集错误的情况,掉闸后重新投入后,就恢复正常,但这次掉闸后投入故障仍不消除。根据保护装置的技术说明书上所说,此故障为CPU板或VFC板有问题,应更换CPU板或VFC板,但现场没有同种型号的VFC板或CPU板。根据技术说明书上和以往的处理故障经验:

  ·对所有插件进行外观检查,未发现有开焊及烧灼现象;

  ·电源检查:插入全部插件,将电源插件转插出来进行电压测量,测量结果见表1~3。

  通过测量发现电源的+15 V有问题,因保护装置CPU使用的电源为5V,而5V电源正常,基本排除CPU板损坏的可能,用万用表监视住电源插件的d-b-z28对d-b-z26拔出VFC板后,电源插件的+15 V电压恢复正常,因此,造成+15 V电压为0的短路点就在VFC插件上。

  ⑶故障查找及处理:如图1所示,仔细查看模数变换插件原理图,即可发现+15V、-15 V对DGND间有一电容,用万用表高阻抗档测量,发现电容两端没有任何充电过程,且阻值为0,说明电容有短路情况,但VFC板的每一个VFC110芯片10脚与14脚之间都焊有电容1个,那么只有焊1个,测1个,最后发现有两个电容击穿短路。更换后,插上VFC板,电源恢复正常的+15 V,异常告警消除。装置恢复运行。

  2.2 异常故障2处理

  因CST-231A保护装置故障后,液晶屏无显示,所有指示灯灭,根据以往的经验,首先判断是装置电源损坏了。

  ⑴将电源插件转插出来后,测量输出电压+15 V、-15 V、+5 V均为0,输入电压为220 V,是电源坏了,还是其它插件内部短路,引起电源件保护动作,需查清。

  ⑵拔出所有插件,逐一进行外观检查,没有发现短路烧灼痕迹,印刷板正常。

  ⑶不急于更换电源插件,防止内部有短路,再次造成新的电源损坏,在拔出所有插件,保留转插电源板,接电,测试各输出电压+15 V、-15 V、+5 V恢复正常,说明电源插件良好未损坏。

  ⑷逐一推入VFC板、CPU板、跳闸板、信号板,并逐一断电接电,监视输出电压的测点,当推入VFC板给装置接电后,各输出电压+15 V、-15 V、+5 V均为0,液晶屏无显示,可以断定VFC板内部短路造成电源板内部保护电路动作,电源插件保护动作关闭电源。

  ⑷故障查找及处理同2.1中的⑶一样,损坏电容元件1个,更换后,插上VFC板"运行"灯指示正常,液晶屏显示正常,装置恢复运行。

 3 故障分析

  模数变换插件在d-b-z18对d-b-z16间(+15 V),d-b-z14对d-b-z16间(-15 V)并联抗干扰电容,对提高数据采集的正确性及抗干扰性起到了不容置疑的作用,但两次装置异常故障均出现在同一块板上,同一类型的电容元件上,而发生的现象两次不同,一次为可以发出报告,一次电压全无,说明电容元件发生短路后,一次电源插件的内部过流保护未动作,一次电源插件的内部过流保护动作,但电源内部的保护过流动作定值未做过试验,不便论述。这里反映出三个问题:

  ·抗干扰电容筛选不当,耐压水平较低;

  ·电源插件的过流保护存在着过流定值不一的问题;

  ·采用电容器作为抗干扰措施简单实用,但也反映了它的弱点。

  4 防范措施

  根据这两次的故障现象和处理方法,我们对保护人员进行了培训,并备好质量可靠的电容元件,以便发生类似的故障时,迅速快捷的处理。

  对采用此种抗干扰措施的保护装置,联系生产厂家,咨询电容器元件的质量情况,有必要的话,对此VFC插件进行更换。

  

  [1]CST210B系列数字式变压器保护装置技术说明书(The CST210B Series Digital Type Transformer Protections Equip Technique Manual).

  [2]CSB21A数字式备用电源自动投入装置技术说明书(The CSB21A Digital Type Provides for Use the Power Supply Automatic Devotion Equip Technique Manual).

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