一起由于電磁干擾造成斷路器誤合閘的事故分析

摘要：對(duì)一起由于測(cè)控裝置同期開入回路受到電磁干擾后誤動(dòng)，造成主變壓器中壓側(cè)斷路器誤合閘的嚴(yán)重事

故進(jìn)行了詳細(xì)分析，并說(shuō)明了電磁干擾使得光耦元件“瞬態(tài)飽和”的現(xiàn)象和原理，指出了測(cè)控裝置設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)?/p>

地方，并由制造廠家進(jìn)行了改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：測(cè)控裝置;電磁干擾;瞬態(tài)飽和;誤合閘

近年來(lái)，綜合自動(dòng)化技術(shù)在變電站中得到了廣泛應(yīng)用，微機(jī)保護(hù)和微機(jī)測(cè)控裝置是實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化的基礎(chǔ)，但微機(jī)化的二次設(shè)備都是低電平

的弱電系統(tǒng)，在內(nèi)部時(shí)鐘節(jié)拍控制下，以極高的速度工作，它們的工作環(huán)境是電磁干擾極其嚴(yán)重的強(qiáng)電場(chǎng)所，很容易受到干擾而誤動(dòng)或拒動(dòng)_1]。本文將

詳細(xì)分析一起測(cè)控裝置因干擾誤動(dòng)導(dǎo)致斷路器誤合閘的事故，希望對(duì)設(shè)備制造廠商能有所啟發(fā)，開發(fā)出更加可靠的產(chǎn)品。

1 事故經(jīng)過(guò)

2005年12月22日，某220 kV變電站1號(hào)主變壓器綜合自動(dòng)化改造結(jié)束后，在啟動(dòng)過(guò)程發(fā)生變壓器中壓側(cè)101斷路器誤合閘，具體過(guò)程如下：

13：51：38，監(jiān)控系統(tǒng)遙控合上變壓器高壓側(cè)2201斷路器，對(duì)1號(hào)主變壓器進(jìn)行充電;

14-()()：12，監(jiān)控系統(tǒng)遙控合上變壓器中壓側(cè)101斷路器，1號(hào)主變壓器帶上負(fù)荷，這時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器高壓側(cè)V相套管漏油;

14：01：19，運(yùn)行人員在監(jiān)控系統(tǒng)遙控跳開變壓器中壓側(cè)101斷路器;

14：01：45，運(yùn)行人員遙控跳開變壓器高壓側(cè)2201斷路器;

14：04：46，變壓器中壓側(cè)101斷路器在無(wú)人操作的情況下發(fā)生誤合閘，造成i號(hào)主變壓器誤上電;

14：05：59，運(yùn)行人員遙控跳開101斷路器。由于101斷路器的誤合閘造成套管漏油處放電產(chǎn)生火花，險(xiǎn)些釀成大禍。事故發(fā)生后，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度下令停止啟動(dòng)工作，把i號(hào)主變壓器轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)。調(diào)試人員按照以 開關(guān)分合順序重新操作，沒有發(fā)生101斷路器誤合閘。

2 原因分析

本次1號(hào)主變壓器綜合自動(dòng)化改造內(nèi)容是增加了變壓器高壓側(cè)2201、變壓器中壓側(cè)101、變壓器低壓電容側(cè)701A、變壓器低壓饋線側(cè)701B四個(gè)

斷路器的微機(jī)測(cè)控裝置，型號(hào)為國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司生產(chǎn)的PSR651型，每個(gè)斷路器配置一臺(tái)微機(jī)測(cè)控裝置，共同組成1號(hào)主變壓器測(cè)控屏，

其中變壓器高壓側(cè)和變壓器中壓側(cè)斷路器測(cè)控裝置具有手動(dòng)合閘同期判別功能。

1號(hào)主變壓器中壓側(cè)101斷路器測(cè)控裝置分合閘回路如圖1所示(變壓器高壓側(cè)2201斷路器的原理相同)，圖中6SA為遠(yuǎn)方一就地、分閘一合閘控

制開關(guān)，6SM 為同期一非同期轉(zhuǎn)換開關(guān)，6KGT為光電耦合器，端子6D17，6D18，6D19，6D20接開關(guān)操作箱控制電源+220 V，端子6D23接操

作箱手動(dòng)分閘輸入，端子6D27，6D28接操作箱手動(dòng)合閘輸入，端子6D29接操作箱控制電源一220V，端子6D37接測(cè)控裝置同期CPU 板開入+24 V 。

遙控合閘過(guò)程：控制開關(guān)打在“遠(yuǎn)方”位置，這時(shí)6SA的15—16，19—2()導(dǎo)通，測(cè)控裝置接收到監(jiān)控系統(tǒng)遙控合閘命令后，測(cè)控裝置出口10(圖

1中oUT1())動(dòng)作，節(jié)點(diǎn)閉合時(shí)間設(shè)定為12()ms，如果同期轉(zhuǎn)換開關(guān)處于“非同期”(6SM 的7—8導(dǎo)通)，控制電源+220 V接至6D28合閘輸入;如果同期轉(zhuǎn)換開關(guān)處于“同期”(6SM 的1—2導(dǎo)通)，控制電源+220 V接至6KGT，6KGT動(dòng)作，測(cè)控裝置同期CPU板接收到同期合閘開入命令，然后同期CPU判斷同期條件，如果條件滿足，同期CPU板出口2(圖1中OUT2)動(dòng)作，控制電源+220 V接至6D28合閘輸入完成合閘。

手動(dòng)合閘過(guò)程：控制開關(guān)打在“就地” 位置，這時(shí)6SA的17—18導(dǎo)通，手動(dòng)操作6SA合閘的過(guò)程中6SA的1—2導(dǎo)通，如果6SM處于“非同期”(6SM 的7—8導(dǎo)通)，控制電源+220 V接至6D28合閘輸入;如果6SM 處于“同期”(6SM 的1—2導(dǎo)通)，控制電源+220接至6KGT，6KGT動(dòng)作，測(cè)控裝置同期CPU板接收到同期合閘開入命令，然后同期CPU判斷同期條件，如果條件滿足，同期CPU板 口2(圖1中oUT2)動(dòng)作，控制電源+220 V接至6D28合閘輸入完成合閘。

本站監(jiān)控系統(tǒng)在每次運(yùn)行人員操作或設(shè)備動(dòng)作后都會(huì)記錄下完整的事件順序記錄(SOE)報(bào)文，表1、表2就是本次101斷路器正常合閘和誤合閘的

SoE報(bào)文。

從表1可以看 斷路器正常遙控合閘過(guò)程：

14.()()：12.273，測(cè)控出口1()動(dòng)作;

14：00：12.298，101斷路器同期開入動(dòng)作;

14：00：12.311，測(cè)控出口2動(dòng)作;

14：00：12.386，斷路器合位動(dòng)作;

14：00：12.418，1()1斷路器同期開入返回。

101斷路器同期開入從動(dòng)作到返回時(shí)間為120ms，就是測(cè)控裝置設(shè)定的 口10閉合時(shí)問(wèn)(120ms)，與前面分析一致。

從表2可以看m：14：04：46.476，101斷路器合位動(dòng)作，說(shuō)明101斷路器確實(shí)合上，但是沒有測(cè)控 口10動(dòng)作記錄，說(shuō)明不是遙控合閘，只有測(cè)控出口2動(dòng)作記錄，測(cè)控出口2動(dòng)作的條件是測(cè)控裝置同期CPU板有同期合閘開入且同期條件滿足;14：04：46.371，1()1斷路器同期狀態(tài)動(dòng)作;14：04：46.377，101斷路器同期狀態(tài)返回，同期開入時(shí)間僅持續(xù)6 ms。國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司的技術(shù)人員確認(rèn)只要同期開入達(dá)到4 ms，同期CPU板就認(rèn)為有合閘命令并且開始判斷同期條件，如果滿足同期條件，測(cè)控 口2就動(dòng)作。因此可以得 結(jié)論：造成這次斷路器誤合閘的罪魁禍?zhǔn)拙褪沁@6 ms的同期開入，這么短的時(shí)間可以肯定是由于電磁干擾通過(guò)光耦元件竄入同期開入回路后造成的i貝4控裝置誤動(dòng)作。

3 光耦器件的“瞬態(tài)飽和”現(xiàn)象對(duì)不同制造廠家的多種微機(jī)繼電保護(hù)裝置的電源端口、交流電流、電壓、開關(guān)量輸入等端口施加瞬變騷擾，即使光耦器件沒有任何激勵(lì)量輸入時(shí)，其輸 波形均 現(xiàn)4()～6()bts的電壓跌落。由于這種現(xiàn)象是南瞬變騷擾引起的，因此稱為光耦器件的“瞬態(tài)飽和”現(xiàn)象。此外，由于瞬變騷擾是周期現(xiàn)的，光耦器件的電壓輸 也隨瞬變騷擾周期而產(chǎn)生跌落。

由于快速瞬變脈沖群的頻率很高，達(dá)到100MHz，此時(shí)光耦器件的高頻等效電路如圖2所示。一般廠家僅給出光耦器件的原、副方之間的電容(圖2中C1)的值，如TLP121光耦器件的電容值為0.8 pF。事實(shí)上，光耦器件的原方與副方接收三極管基極之問(wèn)存在雜散電容(圖2中C2)。

高頻瞬變騷擾在光耦器件構(gòu)成的開入量輸入回路中傳輸途徑為：幅值極高的瞬變騷擾信號(hào)一光耦原方一原方與副方三極管基極之間的電容C2一副

方三極管的基極一集電極一電容C3，C4一大地，致使接收三極管導(dǎo)通，造成光耦器件誤翻轉(zhuǎn)，這就是光耦器件在快速瞬變脈沖群干擾下產(chǎn)生“瞬態(tài)飽和” 的根本原因。

4 改進(jìn)辦法

通過(guò)上述分析可以斷定，這次開關(guān)誤合閘是由于電磁十?dāng)_通過(guò)光耦元件竄入同期開入同路造成的，雖然具體的干擾源無(wú)法確定，但是測(cè)控裝置的

同期開入確認(rèn)時(shí)間只有4 ms，這是明 偏短的。另外對(duì)測(cè)控裝置的同期開入回路做開入電壓測(cè)量試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，同期CPU板雖然采用24 V作為正常

開入電壓，但是我們外加4 V電壓時(shí)，同期開入就會(huì)動(dòng)作，這個(gè)電壓門檻也明顯偏低。

調(diào)試人員又做過(guò)多次遙控合閘和手動(dòng)合閘試驗(yàn)，遙控合閘時(shí)同期開入從動(dòng)作到返回時(shí)間同定為120 ms，這個(gè)時(shí)間是由測(cè)控裝置整定的;手動(dòng)合閘

時(shí)同期開入從動(dòng)作到返回時(shí)間就是人為操作6SA合閘過(guò)程的持續(xù)時(shí)間，這個(gè)時(shí)問(wèn)每次都大于200 ms。

為了提高測(cè)控裝置同期開入的抗干擾能力，在跟廠家技術(shù)人員共同研究后，決定首先把同期開入動(dòng)作電壓提高至24 V的55%～7()%，然后把同期

開入確認(rèn)時(shí)間調(diào)整為8()ms，保證在同期合閘時(shí)有5()%的裕度。經(jīng)過(guò)這樣調(diào)整后，開關(guān)沒有再發(fā)生誤合閘。

5 結(jié)束語(yǔ)

變電站的電磁干擾無(wú)處不在，微機(jī)化二次設(shè)備的抗干擾能力是衡量其性能好壞的一個(gè)重要指標(biāo)，因此就要求制造廠家在提高設(shè)備抗干擾方面多做考

慮。硬件方面要選用質(zhì)量好、抗干擾能力強(qiáng)的芯片，軟件方面不能一味追求動(dòng)作速度快，要在速度和可靠性之問(wèn)找好平衡點(diǎn)。