抗干擾電容引起的保護故障分析

摘要：微機保護的模數變換采用了電容濾波的抗干擾措施，由于電容元件短路損壞，使采樣值發生變化或保護裝置退出運行，造成保護裝置誤動和拒動，嚴重地影響著電網的安全運行。本文通過兩次保護裝置故障處理，為保護人員消除異常運行提供了依據和參考。
關鍵詞：微機保護 抗干擾電容 故障分析
　　許多微機保護的模數變換回路采用了電壓頻率變換器（VFC）技術，為了提高VFC的抗干擾性能，多數情況下采用在VFC芯片的+15 V、-15 V電源，對地間DGND增加一個抗干擾電容，母庸置疑此抗干擾電容濾除了電磁干擾和電路中的高次諧波干擾，提高了VFC運行的穩定性。但是，由于此電容篩選不當，往往造成保護裝置發生故障甚至誤動或拒動，而此故障的表象往往不易被人發現，故障短時間內不能被處理，使一次設備長時間無保護運行，從而嚴重影響著電網的安全運行。本文根據兩次抗干擾電容損壞的處理結果和方法，為保護人員提供了一個處理同類故障的快速便捷的辦法。
　　1 異常故障
　　1.1 異常故障1
　　2002年1月，110 kV某變電站預告警鈴響，后臺機報"110 kV備自投異常"，"數據采集出錯"。保護盤上CSB-21A數字式備自投裝置面板"告警燈亮，液晶屏顯示"CPU comm err""運行"燈閃爍。
　　1.2 異常故障2
　　2004年5月，110 kV某變電站預告警鈴響，后臺機報"1#主變保護電源消失"，保護盤上CST-231A保護裝置面板"運行"燈滅，液晶顯示屏無任何顯示。
　　2 現場調查處理
　　2.1 異常故障1處理
　　因以前也出現過數據采集錯誤的情況，掉閘后重新投入后，就恢復正常，但這次掉閘后投入故障仍不消除。根據保護裝置的技術說明書上所說，此故障為CPU板或VFC板有問題，應更換CPU板或VFC板，但現場沒有同種型號的VFC板或CPU板。根據技術說明書上圖紙和以往的處理故障經驗：
　　·對所有插件進行外觀檢查，未發現有開焊及燒灼現象；
　　·電源檢查：插入全部插件，將電源插件轉插出來進行電壓測量，測量結果見表1~3。

　　通過測量發現電源的+15 V有問題，因保護裝置CPU使用的電源為5V，而5V電源正常，基本排除CPU板損壞的可能，用萬用表監視住電源插件的d-b-z28對d-b-z26拔出VFC板后，電源插件的+15 V電壓恢復正常，因此，造成+15 V電壓為0的短路點就在VFC插件上。
　?、枪收喜檎壹疤幚恚喝鐖D1所示，仔細查看模數變換插件原理圖，即可發現+15V、-15 V對DGND間有一電容，用萬用表高阻抗檔測量，發現電容兩端沒有任何充電過程，且阻值為0，說明電容有短路情況，但VFC板的每一個VFC110芯片10腳與14腳之間都焊有電容1個，那么只有焊1個，測1個，最后發現有兩個電容擊穿短路。更換后，插上VFC板，電源恢復正常的+15 V，異常告警消除。裝置恢復運行。
　　2.2 異常故障2處理
　　因CST-231A保護裝置故障后，液晶屏無顯示，所有指示燈滅，根據以往的經驗，首先判斷是裝置電源損壞了。
　?、艑㈦娫床寮D插出來后，測量輸出電壓+15 V、-15 V、+5 V均為0，輸入電壓為220 V，是電源壞了，還是其它插件內部短路，引起電源件保護動作，需查清。
　?、瓢纬鏊胁寮?，逐一進行外觀檢查，沒有發現短路燒灼痕跡，印刷板正常。
　?、遣患庇诟鼡Q電源插件，防止內部有短路，再次造成新的電源損壞，在拔出所有插件，保留轉插電源板，接電，測試各輸出電壓+15 V、-15 V、+5 V恢復正常，說明電源插件良好未損壞。

　
?、戎鹨煌迫隫FC板、CPU板、跳閘板、信號板，并逐一斷電接電，監視輸出電壓的測點，當推入VFC板給裝置接電后，各輸出電壓+15 V、-15 V、+5 V均為0，液晶屏無顯示，可以斷定VFC板內部短路造成電源板內部保護電路動作，電源插件保護動作關閉電源。
　　⑷故障查找及處理同2.1中的⑶一樣，損壞電容元件1個，更換后，插上VFC板"運行"燈指示正常，液晶屏顯示正常，裝置恢復運行。
　　3 故障分析
　　模數變換插件在d-b-z18對d-b-z16間（+15 V），d-b-z14對d-b-z16間（-15 V）并聯抗干擾電容，對提高數據采集的正確性及抗干擾性起到了不容置疑的作用，但兩次裝置異常故障均出現在同一塊板上，同一類型的電容元件上，而發生的現象兩次不同，一次為可以發出報告，一次電壓全無，說明電容元件發生短路后，一次電源插件的內部過流保護未動作，一次電源插件的內部過流保護動作，但電源內部的保護過流動作定值未做過試驗，不便論述。這里反映出三個問題：
　　·抗干擾電容篩選不當，耐壓水平較低；
　　·電源插件的過流保護存在著過流定值不一的問題；
　　·采用電容器作為抗干擾措施簡單實用，但也反映了它的弱點。
　　4 防范措施
　　根據這兩次的故障現象和處理方法，我們對保護人員進行了培訓，并備好質量可靠的電容元件，以便發生類似的故障時，迅速快捷的處理。
　　對采用此種抗干擾措施的保護裝置，聯系生產廠家，咨詢電容器元件的質量情況，有必要的話，對此VFC插件進行更換。