一起直流接地及信号错报的缺陷处理及原因分析

张曦源

（云南电网有限责任公司楚雄供电局，云南 楚雄 675000）

0 前言

缺陷的应急处理是检修人员最频繁、也是最常见的工作。如不及时地处理就有可能造成缺陷的升级、事故的扩大，因此必须及时地进行故障查找和排除，减小电网运行风险。然而无论是一个缺陷、还是一起事故的发生，往往都是由多个因素或者多种巧合凑到了一起而产生的连锁反应。本文结合一起直流接地及信号错报的缺陷处理和原因分析提出相应的技术措施和管理措施进行改进，避免类似问题的再次发生。

1 事件简介

2017 年3 月某巡维中心上报两条缺陷：110 kV 某变直流系统集中监控装置及后台监控机发直流负接地信号。后台监控机发“消弧线圈母线接地”光字牌告警信号，报文频发“110 kV公用测控屏一消弧线圈母线接地信号”。运行人员在经调度同意，将35 kV 消弧线圈退出运行，断开35 kV 消弧线圈直流电源空开后，所有告警信号消失，通知变电检修人员到场处理缺陷。

2 缺陷查找和处理

2.1 直流接地缺陷查找及处理

在短时合上直流电源屏侧直流电源空开后，集中监控器并未发出直流负接地信号，确定直流电源屏至消弧线圈控制器直流电源空开上端头之间二次回路无异常。

在检查消弧线圈控制器直流电源空开以下回路发现，空开下端有两组出线，一组作为消弧线圈自动跟踪补偿装置电源，另一组则作为消弧线圈有载开关档位回读器的信号电源。由于缺陷发生时天气阴雨，而且消弧线圈自动跟踪补偿装置身处室内，所以初步怀疑是消弧线圈有载开关档位回读信号回路有异常。

合上消弧线圈控制器直流电源空开，集中监控器及后台监控机发出直流负接地信号。将消弧线圈本体上有载开关档位回读的航空插头从消弧线圈本体拆开并悬空后，直流负接地信号消失。

检修人员将航空插头两侧拆开，用万用表对航空插头进行绝缘检测，却未发现异常，每芯电缆对地绝缘均为8M 左右。将航空插头背部拆开进行检查时发现航空插头背部与电缆芯线连接处有灼烧且有脱落的痕迹，如图1 所示。检修人员遂决定对航空插头进行清污、重新焊接、绝缘包裹处理。在处理恢复完毕之后重新合上消弧线圈控制器直流电源空开，集中监控器及后台监控机未再发出直流负接地信号。

图1 航空插头触点烧毁

在对消弧线圈调档控制回路进行检查时发现消弧线圈的有载开关电机电源与档位回读信号回路通过同一根航空插头电缆送至消弧线圈本体航空插座处。经查阅图纸、实际测量确定消弧线圈的有载开关电机电源为380V 交流电源。而这却无法满足南网反措和相关技术规程中的规定“交流电压、电流回路、直流回路及电源四部分均应使用独立电缆，动力电缆和控制电缆应按种类分层敷设，严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号”。

2.2 信号错报缺陷查找及处理

运行人员表示，之前后台曾有过“消弧线圈母线接地”信号，时有时无，发信频率以阴雨天居多。

检修人员查阅图纸，如图2 所示，可知“消弧线圈母线接地”信号接点由零序电压继电器启动，遂对该信号接点下端进行电压测量，结果显示-110 V，表明该信号接点并未导通。用万用表对35 kV 消弧线圈控制屏零序电压回路进行测量检查，测量结果显示35 kV 母线零序电压二次值为3V，与后台监控机显示一致。检修人员和厂家技术人员沟通后确定该零序电压继电器启动定值为25 V，此为厂家技术讨论结果值，相关标准并未明确规定。经运行人员确认缺陷发生时除了“直流接地”和“消弧线圈母线接地”两个信号之外，35 kV 母线电压正常，无其它异常。由此确定当时无35 kV 母线接地情况，该信号应该属于错报。

图2 母线接地原理图

检修人员对信号回路进行检查，并对设计蓝图和装置白图的信号回路进行比对，发现设计蓝图和装置白图的信号回路存在不一致的情况。如图3 所示：

图3 信号错误对比图

检修人员对实际的信号回路重新进行了校核。发现后台监控机所发“消弧线圈母线接地”信号实际接线为自动跟踪补偿装置报“控制器外部故障”信号。如图4 所示。

图4 中央信号回路接线错误

虽然能从装置白图中看到“控制器外部故障”信号动作接点，却无法看出继电器动作条件。查阅装置说明书，有以下几种情况之一将启动“外部故障”报警继电器。分别是：位移过限、调档失败、残流超标、容量不适、档位到底、档位到顶、手动控制、远方控制、母联并联、未投运。检修人员将消弧线圈控制把手打到手动位置，装置发出“控制器外部故障”告警报文，后台监控机所发“110 kV 公用测控屏一消弧线圈母线接地”报文信号，且“消弧线圈母线接地”光字牌点亮。以此确认当时后台监控机所发“消弧线圈母线接地”信号确实为装置报“控制器外部故障”信号。然而故障当时消弧线圈的控制把手肯定是处在自动控制位置，因此暂时无法准确判断故障发生时是属于何种情况引起的报警继电器动作。

随后检修人员对消弧线圈进行了调档试验。在调档过程中忽然后台监控机又再报出“110 kV公用测控屏一消弧线圈母线接地”信号，且“消弧线圈母线接地”光字牌点亮，装置显示面板有“控制器外部故障”报文，对该信号接点下端进行电压测量，结果显示+110 V，表明该信号接点确已导通，确有控制器外部故障。

对消弧线圈控制回路进行检查时发现档位回读指示器的档位灯全灭，无档位显示，而现场消弧线圈实际处于4 档状态，对控制屏内档位回读器4 档档位灯进线端子进行电压测量，结果显示-110 V，表明该档位回读信号接点确实未导通，档位回读失败。经运行人员回忆，后台发“消弧线圈母线接地”信号时，自动跟踪补偿装置面板上确有“调档失败”的报文。

此时可以确定当时的故障属于调档失败，即“控制器发出调档命令后，未检测到变档后的档位信号”。

检修人员在调档试验之前只对航空插头进行了清污、重新焊接、绝缘包裹处理，然后恢复紧固，并未进行其它操作。遂决定重新拆开航空插头，对电缆芯线进行通档检查。检查结果表明航空插头电缆各芯通档均无异常，说明航空插头电缆没有断股、断线的可能，档位回读信号回路的异常就只剩下消弧线圈本体内的二次回路。在恢复、紧固航空插头、调档后，各档位却显示正常，装置、后台监控机无异常信号。于是怀疑航空插头与消弧线圈本体上的航空插座之间有接触不良的可能。再次将航空插头拆开、恢复、紧固、调档，终于又出现档位回读失败故障。将航空插头拆开、仔细对比检查后发现航空插头的针头与消弧线圈本体上的航空插座的针孔有一定的间隙，并没有完全紧实地接触，确实存在接触不良的情况。检修人员用二次接线鼻子前端剪下套在航空插头针头上，以此填充针头与针孔之间的间隙，增大针头与针孔直接的接触面积。之后连续、完整调档3 次均再无异常。至此缺陷完全消除。

3 缺陷原因分析

基于整个缺陷的查找、分析、判断、处理的过程，认为两个不同的缺陷实际是一个缺陷的扩大和升级，而导致本次缺陷发生的原因主要分为两大类：一是技术类的原因，二是管理类的原因。

3.1 技术类的原因

1）消弧线圈本体处的航空插头针头与航空插座针孔的接触不良，消弧线圈自动补偿装置对消弧线圈进行调档操作后，无法检测到相应的档位变动信号（即调档失败）。于是装置反复进行调档操作，电机控制回路较长时间处于带电状态。

2）消弧线圈采用的航空插头预制式电缆不满足南网反措和相关技术规程的要求，存在交直流混用的情况。该变电站调匝式消弧线圈是早期投运设备，本体回路只有一个航空插座，没有本体端子箱，因此无法用两根电缆将电机电源与信号回路隔离开。

3）室外的航空插头防潮措施不够。在阴雨天气下，影响了航空插头内部的绝缘强度。以上三个因素同时发生，造成了档位回读信号回路触点的烧毁，从而引发了直流接地。

4）信号回路的设计、接线错误则导致了后台监控机“消弧线圈母线接地”信号的错报。

5）档位回读指示器的结构设计不合理、档位回读指示灯过小、安装位置过于隐蔽，导致档位回读失败一直未被发现。

6）消弧线圈档位回读的信号未接入测控装置，也未写入后台监控机的遥信数据库中，也就无法在后台监控机上实时监视消弧线圈的档位信号。而在现有运行调档式消弧线圈的变电站中普遍存在此问题。

3.2 管理类的原因

1）图纸审查工作不严密。在该站综合自动化改造工作的前期，进行的施工图纸审查工作中未发现消弧线圈自动跟踪补偿装置的施工图设计和装置白图的信号回路有不一致的情况。

2）外包工程的项目管理工作不严格。在综合自动化改造项目的施工、验收过程中均未发现设计错误、接线错误。

3）预试定检工作的检修质量不高。由于没有消弧线圈自动跟踪补偿装置相关的预试定检规程规定，也没有相关的作业指导书。在几个月前进行过的首检工作中，只有一次设备消弧线圈本体的定检工作，却未安排消弧线圈自动跟踪补偿装置的预试定检工作，导致了二次信号回路的错误一直都未被发现。

4）管理理念的缺失。在消弧线圈采用的航空插头预制式电缆不满足南网反措和相关技术规程的要求的情况下，长期运行，一直未制定相关的处理和改进措施。

5）运行人员在发生缺陷时未全面记录缺陷在各设备上的表征。且在发出“消弧线圈母线接地”信号后未引起足够高度的重视，导致缺陷的扩大升级。

4 防治措施

4.1 技术类的防治措施

1）航空插头针头与航空插座针孔的接触的可靠度，目前暂时没有准确的度量办法和标准，所以也没有办法进行定量的分析。二者接触的可靠程度取决于接触件的设计、构造、工艺以及原材料的性能等多个因素。因此在航空插头安装完毕后，只能采用蜂鸣器、万用表通档测试等传统的办法结合多次检测来进行把控。

2）初始设计不够尽善尽美，设备本体结构无法改变，但可以考虑从外部回路进行改造以此来满足南网反措和技术规程的要求。如加装航空插头转换接头和本体端子箱（转换接头需跟设备厂家专门定制），将原有的预制式电缆更换为两根常规的二次电缆，以此实现交直流回路的相互独立。

3）在室外消弧线圈本体端的航空插座上方加装防雨罩，防雨罩的制作可参照瓦斯继电器的防雨罩模型。

4）对信号回路进行了正确性核对、二次线的改接，并对竣工图纸进行了修改。

5）建议将原有的档位回读指示器更换为数字式档位指示器，并将其重新安装至保护屏的正前方，便于运行人员观测。

6）改造档位回读二次回路，在后台监控机上增加消弧线圈档位信号。在档位回读指示器和档位信号开入接点之间增加具有两对常开接点的中间继电器，一对接点接入测控装置，一对继续作为档位回读指示回路。不过此举会增加9 个中间继电器，也增加了二次回路的复杂程度。

4.2 管理类的防治措施

1）加强图纸审查工作的管理，避免新、老设备之间二次回路的衔接出现设计错误、接线错误。尤其是对于消弧线圈这一类相对“冷门”的设备。

2）加强外包工程的项目管理工作的技术把关，提高竣工图纸的反馈质量和验收质量。

3）建议增加消弧线圈自动跟踪补偿装置相关的预试定检规程规定，自行编制作业指导书，列入预试定检计划，提高检修质量。

4）加强对暂时无法满足规程要求的设备的管控，尽可能及时制定出改进措施，并长期跟踪其运行状态。

5）运行人员在发现缺陷之际，应对一、二次设备、后台监控机的状态、信号作出准确、详细、完整、全面的书面记录，且建议最好有照片为证，以此为检修人员的缺陷查找、分析、判断和处理工作提供更有利、更准确的帮助。对频繁、短暂发起的告警信号加强足够的重视以避免缺陷的扩大升级。

5 结束语

1）单个的不安全因素可能还不足以威胁安全生产，可是当多个不安全因素偶然的、顺利的组合在一起则就会导致一个完全不安全事件的发生，带来的后果无法估量。因此在电网安全生产的过程中把每一个不安全因素及时找出、控制住和消除，减少或避免隐患扩大、升级甚至是造成事故的意义尤为重大。

2）变电站综合自动化改造在电网建设和运行管理中算是比较频繁且重要的项目管理工作，而图纸设计、图纸审查、项目竣工验收环节应该是业主方项目管理的核心工作，应增加更多的重视和管理，提高施工图设计、施工图纸审查、竣工图纸反馈、项目验收、投产后首检等工作的质量，减少设备投运后的缺陷发生频率，更应在短期内杜绝直流接地等紧急、重大缺陷的发生。