关于500kV AB乙线保护装置动作情况的分析说明MUX屏与接地母排的连接不牢固.docx
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关于500kVAB乙线保护装置动作情况的分析说明MUX屏与接地母排的连接不牢固
关于500kVAB乙线保护装置动作情况的分析说明
一、事件简述
XX年6月22日17时33分，500kVAB乙线发生区内接地故障，B侧主一保护31ms保护出口、主二保护31ms保护出口跳C相，1075ms后重合闸出口合C相；A侧主一保护13ms保护出口、主二保护13ms保护出口跳C相，1065ms后重合闸出口合C相。
XX年6月22日17时35分，500kVAB乙线发生区内接地故障，B侧主一保护29ms保护出口、主二保护29ms保护出口跳C相，1073ms后重合闸出口合C相；A侧主一保护28ms保护出口、主二保护12ms保护出口跳C相，1073ms后重合闸出口合C相。
在两次故障期间，AB乙线两侧主一保护、主二保护频繁报通道A、通道B差动保护退出告警信号，在第二次故障发生时，B侧主一差动保护发生通道A、B差动同时退出，主一差动保护未出口。
17:
33'及17:
35'线路跳闸后查线结果：
#69塔C相均压环、导线及绝缘子有雷击放电痕迹，#83塔C相跳线及绝缘子有雷击放电痕迹。
二、保护动作前运行方式
跳闸前500kVAB乙线两侧配置双套RCS-931BM保护。
三、保护动作经过
AB乙线C相第一次故障保护动作时序如下：
序号
相对时间
保护动作行为
B站
1
17:
33:
56:
912
（零时刻）
AB乙线C相接地故障，主一、主二保护启动
2
12ms-13ms
主一、主二保护报第一次通道A、通道B差动保护退出
3
15ms-40ms
主一、主二保护报通道A、通道B差动保护恢复
4
31ms
主一、主二距离保护I段出口跳C相
5
33ms
主二电流差动保护出口跳C相
6
36ms
主一电流差动保护出口跳C相
7
57ms
开关C相断弧
8
32ms-66ms
主一、主二保护分别再报3次、2次通道B差动保护退出
9
1075ms
5023开关保护重合闸出口
10
1476ms
5022开关保护重合闸出口
A侧电厂
1
17:
33:
56:
912
（零时刻）
AB乙线C相接地故障，主一、主二保护启动
2
8ms-16ms
主一、主二保护报第一次通道A、通道B差动保护退出
3
13ms
主一、主二差动保护出口跳C相
31ms
主一、主二距离保护I段出口
4
19ms-34ms
主一、主二保护报通道A、通道B差动保护恢复
5
58ms
开关C相断弧
6
32ms-53ms
主一、主二保护分别再报3次、2次通道B差动保护退出
7
1065ms
5071开关保护重合闸出口
8
1466ms
5072开关保护重合闸出口
AB乙线C相第二次故障保护动作时序如下：
序号
相对时间
保护动作行为
B站
1
17:
35:
48:
906
（零时刻）
AB乙线C相接地故障，主一、主二保护启动
2
8ms-12ms
主一、主二保护报第一次通道A、通道B差动保护退出
3
17ms
主一、主二保护报通道A差动保护恢复
4
29ms
主一、主二保护距离I段保护出口跳C相
5
30ms-34ms
主一保护再次报通道A差动保护退出，4ms后通道A差动保护恢复
6
34ms
主二保护差动保护出口
7
53ms
开关C相断弧
8
41ms-83ms
主一、主二保护再多次报通道A、B差动保护退出
9
1073ms
5023开关保护重合闸出口
10
1474ms
5022开关保护重合闸出口
A侧电厂
1
17:
33:
56:
912
（零时刻）
AB乙线C相接地故障，主一、主二保护启动
2
5ms-13ms
主一、主二保护报第一次通道A、通道B差动保护退出
12ms
主二保护差动保护出口跳C相
3
20ms-21ms
主一、主二保护报通道A差动保护恢复
28ms
主一、主二距离保护I段出口
31ms
主一保护差动保护出口
5
58ms
开关C相断弧
6
32ms-53ms
主一、主二保护再多次报通道A、B差动保护退出
7
1073ms
5071开关保护重合闸出口
8
1473ms
5072开关保护重合闸出口
四、保护动作分析
从两次故障各侧报告上看，故障发生期间，两侧保护频繁报“通道A差动退出”和“通道B差动退出”。
故障隔离后，两侧保护都不再报“通道A差动退出”和“通道B差动退出”。
“差动退出”是指保护装置启动后感受到了丢帧或误码，从而造成差动保护短时退出的自检报告。
第二次故障时，AB乙线B侧主一保护差动未动，而A侧主一保护差动动作的原因如下：
1）第二次故障时，AB乙线B侧主一保护通道A接收正常的时刻为保护启动后0~8ms、17~30ms、34~41ms、45~49ms、53ms之后，AB乙线A侧主一保护通道A接收正常的时刻为保护启动后0~13ms、21~34ms、38~45ms、49~53ms、58ms之后。
通道A延时为2ms左右。
●B侧保护启动后0-8ms、34-41ms、45-49ms等时间段，A侧保护启动后0-13ms、38-45ms、49-53ms等时间段，由于通道A正常持续时间太短，因此两侧通道A差动保护也无法动作。
●A侧主一保护通道A在21~32ms（B侧收发17~30ms里的30ms+2ms延时）期间可以进行差动保护计算，在31ms时满足差动动作延时条件（10ms）出口。
●B侧主一保护通道A仅能在23（A侧收发21~34ms里的21ms+2ms延时）~30ms期间进行差动保护计算，不满足差动保护动作延时条件（10ms），因此此时间段内差动保护无法动作。
●53ms之后已经没有故障电流，因此两侧通道A差动保护无法动作。
2）第二次故障时，AB乙线B侧主一保护通道B接收正常的时刻为保护启动后0~12ms、56~58ms、62~74ms、83ms之后，AB乙线A侧主一保护通道B接收正常的时刻为保护启动后0~7ms、51~53ms、57~69ms、78ms之后。
通道B延时为3.2ms左右。
●B侧保护启动后0~12ms、56~58ms等时间段，A侧保护启动后0~7ms、51~53ms等时间段，由于通道B正常持续时间太短，因此两侧通道B差动保护也无法动作。
●B侧保护启动后62~74ms、83ms之后等时间段，A侧保护启动后57~69ms、78ms之后等时间段，由于已经没有故障电流，因此两侧通道B差动保护也无法动作。
综上分析，本次故障期间AB乙线两侧保护的通道通信环节受到了干扰，造成B侧第二故障时主二保护差动保护拒动，两次故障期间两侧差动保护动作较慢。
五、通信异常原因分析
故障后现场检查两侧保护装置的通道状态，正常运行状态下未发现有误码或丢帧现象，因此判断线路两侧可能存在通信设备接地不良的情况，在线路故障后形成的地噪声对复用通道产生了干扰。
因此重点检查AB乙线两侧的通信接口屏柜、数字配线屏以及SDH是否良好接地。
5.1B侧检查情况
MUX-2MC屏、通讯配线架屏、SDH设备屏、48V直流屏均放在通讯机房，通讯设备与屏内接地铜排可靠连接、屏内接地铜排与通讯机房的接地网可靠连接，各屏内接地铜排之间连接电阻、各屏内接地铜排与地网连接电阻均小于0.1欧，未发现异常。
B站通信机房接地示意图
5.2A侧电厂检查情况
MUX-2MC屏、通讯配线架屏、SDH设备屏、48V直流屏均放在通讯机房，布置如下：
AB乙线MUX-2MC装置接地柱和0V电源线与接地铜排可靠连接，SDH与接地铜排可靠连接，但存在的问题如下：
（1）AB乙线MUX-2MC屏的接地铜排与接地母排1的连线未拧紧螺丝，接触不良，轻拽可以晃动。
（2）A侧通信室接地不规范，接地母排1、2、3存在多点接地的情况，未按规范接入主接地铜排，通信屏柜至主接地铜排的接地电阻偏大。
（3）同轴电缆配线架共有8个模块，固定在同一块铁架上，其中五个模块没有接屏柜的接地铜排（见下图蓝色部分）。
分析此次A乙线通信受到扰动的主要因素是MUX屏与接地母排的连接不牢固，当系统发生故障导致接地网地电位突变时，由于同轴电缆屏蔽层两端存在一定的阻抗，接地不良侧的屏蔽层电位无法跟上接地网地电位的变化，导致屏蔽层两端的电位不相等，通信信号经过该同轴电缆传输后发生了变化，从而导致通信异常。
屏蔽电缆接地不良等效示意图
经调查，2012年A侧电厂于AB乙线进行保护改造，主一保护由RCS-902D改为RCS-931DMM，主二保护由RCS-901D改为RCS-931DMM,改造期间由于通信机房铺设接地母排的电缆槽内已铺满电缆，对当时连接MUX屏与接地母排的施工质量造成影响，导致接地未牢固连接。
六、暴露的问题
（1）本次保护通信异常的主要原因为MUX屏与接地母排的连接不牢固引起。
（2）A侧电厂于三年前对AB乙线保护进行改造时，施工和验收把关不严，未能发现MUX屏接地连接不牢靠的问题。
（3）调查期间由于铺设接地母排的电缆槽已铺满电缆，未能确定3个接地母排已于机房内进行首尾相连的一点接地，只能确定3个接地母排通过不同地点接入连接地网的电缆钢架（见附件）。
由于通信机房存在通过电缆钢架接地，而不是通过接地铜排接地，容易发生因钢架生锈等异常情况引起接触电阻变大。
七、防范及整改措施
（1）A侧电厂对MUX屏和接地母排之间的连接进行紧固，确保牢固连接。
该项已完成。
（2）要求A侧电厂将同轴电缆配线架的所有模块皆接入屏柜的接地铜排。
要求7月30日前完成。
（3）A侧电厂对通信机房的3个接地母排增加首尾相连的措施，确保通信机房内所有设备等电位，通过一点与二次主地网铜排接地。
要求7月30日前完成。
八、附件
附件1：
保护厂家对MUX屏柜接地异常分析
根据ITU-TG.703建议要求，MUX-2M与SDH间的2M同轴电缆屏蔽层应该在两端分别接地，如图1所示。
同轴电缆芯线与屏蔽层间的电压差代表通信信号的大小，因此可以把同轴电缆屏蔽层看作通信信号的电压参考面。
在MUX-2M与SDH接地良好的情况下，如图9所示，两者机壳间的阻抗为零，因此两机壳是等电位的，同轴电缆两端屏蔽层也是等电位的，即两端通信信号的电压参考面相同，因此两端看到的通信信号是一样的。
当一次设备出现故障导致接地网地电位突变时，同轴电缆屏蔽层两端的电位始终是相等的，通信信号不受影响。
图1正常的接地情况
当现场出现接地不良的情况时，如图10所示，MUX-2M的接地阻抗较大，此时MUX-2M与SDH机壳间的阻抗（即同轴电缆屏蔽层两端阻抗）为MUX-2M接地阻抗与同轴电缆屏蔽层阻抗（屏蔽层阻抗取决线缆材料及长度，一般来说，线缆越短，阻抗越小）的并联等效阻抗，显然，此时的阻抗远大于接地良好时的阻抗。
电网正常运行时，接地网的地电位是稳定的，同轴电缆屏蔽层两端的电位近似相等（稳态时的同轴电缆屏蔽层两端电位差取决于接地不良侧设备的机壳对地漏电流，一般可忽略不计），两端通信正常。
当一次设备出现故障导致接地网地电位突变时，由于同轴电缆屏蔽层两端存在一定的阻抗，接地不良侧的屏蔽层电位无法跟上接地网地电位的变化，导致屏蔽层两端的电位不相等，因此两端看到的通信信号不一样，即通信信号经过同轴电缆传输后发生了变化，从而导致通信异常。
图2接地不良的情况
附件2两侧保护动作打印报告
图1B侧主一保护第一次故障报告
图2B侧主二保护第一次故障报告
图3A侧主一保护第一次故障报告
图4A侧主二保护第一次故障报告
图5B侧主一保护第二次故障报告
图6B侧主二保护第二次故障报告
图7A侧主一保护第二次故障报告
图8
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