抗干扰电容引起的保护故障分析

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参考。
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。根据技术说明书上图纸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。