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丰达线微波纵联方向保护NS40A音频接口故障分析处理 |
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| 丰达线微波纵联方向保护NS40A音频接口故障分析处理 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 9:35:22  |
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刘平1 杜平2 武克宇3
1.华北电力科学研究院 北京100045 2.内蒙古超高压供电局 内蒙古呼和浩特010080 3.内蒙古电力中心调度所 内蒙古呼和浩特010000
1 故障的发生
丰达线是第一条全线在内蒙古境内的500kV线路，是内蒙古向北京送电的重要线路，其始端为达旗电厂，另一端为丰镇电厂。线路主保护配置之一为美国GE公司PLS微波纵联方向保护，保护通过原厂配置的NS40A音频接口经微波通道传送保护跳闸信息。1998年4月18日基建调试人员在进行微波纵联方向保护对调时，丰镇、达旗两侧的纵联保护NS40A音频接口装置出现异常：丰镇侧收讯低电平LOS及静噪SQ发出告警指示信号，测量表计接收不到收讯电平，逻辑插件、环路测试插件出现接收跳频信号；达旗侧发讯插件跳频信号指示不正常等。总之是一片混乱，部分插件被烧损。时值丰达线系统调试在即，如不能迅速处理和解决出现的问题，势必影响向北京送电的整体进度和计划，为此总公司立即成立事故调查处理小组，责成限期解决，以确保丰达线如期顺利投产。
2 保护原理简述
丰达线微波纵联方向保护NS40A音频接口是美国GE公司产品，它由发讯、收讯、线路终端、逻辑、监视仪表、环路测试等插件组成（图1所示）。NS40A音频接口以移频键控FSK方式传输跳闸允许信号，正常时以监频信号监视通道状态，线路内部故障时切换至跳频状态，发出允许跳闸信号，纵联方向保护动作切除线路故障。
3 故障分析
4月22日开始对两侧设备烧损原因进行调查，首先对烧损情况及微波通道进行检查，通道检查未发现导致设备损坏的原因。对音频接口进行检查，丰镇侧4块插件（收讯、逻辑、监视仪表及环路测试插件）烧损，达旗侧3块插件（发讯、监视仪表及环路测试插件）烧损。明显的烧损部位为插件±12 V工作电源入口串联10Ω电阻处。分析认为可能是由于插件内某芯片烧毁造成电源短路或过载引起的，至于芯片损坏原因，可能为遭受某种过电压所至。
调查最终发现丰镇侧音频接口装置背板接线端子板与装置插件底座连线板之间有一把尖嘴钳子，此尖嘴钳子在背板底层造成不同功能电路的偶然通连，被认为是造成装置损坏的第一原因。在查找原因、修复损坏插件的试验过程中，有重复继续损坏同一元件的情况，我们认为系GE公司电路设计有缺陷造成的，分述如下：
（1）损坏最严重的是监视仪表插件，使用备用插件插入设备，装置送电时，监视仪表插件有继续损坏的现象。对损坏回路进行分析研究，认为GE 公司对该回路的设计有问题，设计回路如图2。
损坏的元件为发讯插件运算放大器AR1，监视仪表插件D30、D14、Q2。发讯插件运算放大器AR1输出为2个状态：低电位－12 V表示没有键控跳频，高电位空载为＋10 V表示有键控跳频，带负载后降为＋6 V，时间稍长即烧坏监视仪表插件D30、D14、Q2。分析认为负载支路各元件均为电压元件，电压为0．7＋15＋0．7＋0．7＝17．1 V，而运算放大器输出电压为10＋12＝22 V，压差5V，因负载支路无限流元件，理论负载电流无穷大，键控跳频时间稍长即导致二极管、三极管及运算放大器损坏。
将D14二极管换为600Ω电阻后，该回路运算放大器负载输出电压升至9．6 V，为正常工作状态，不再出现过流烧坏二极管及运算放大器情况。
（2）检查插件损坏原因的过程中，在开关装置电源时，发现背板连线印刷电路有两处火花放电现象，用美方提供的设备图纸资料和国内设计图纸对照设备分析查找出放电原因：在音频接口未接收到信号时，音频接口的收讯低电平LOS发出告警指示信号，该告警信号通过收讯插件K1继电器接点，启动装置屏DC220 V逻辑回路的重动中间继电器，该回路无反高压措施，在开关装置电源，K1继电器接点断开时，中间继电器线圈产生反高压，串入印刷电路，在印刷电路间产生放电，其放电部位恰好是收讯插件的收讯输入端，所以导致收讯插件运算放大器AR1在开关电源时损坏，与之关联的逻辑、监视仪表及环路测试插件，均有不同程度的损坏。
在中间继电器线圈并联反向二级管，吸收反向过电压，重复进行开关电源操作，火花放电现象消失。
4 结论
调查处理小组认为，丰达线微波纵联方向保护NS40A音频接口损坏的第一原因是，丰镇侧NS40A接口装置背板施工过程中误掉入尖嘴钳子；而导致达旗侧接口装置损坏的原因及后续查找修复试验过程中反复损坏的原因为，原装置电路设计有缺陷。经调查处理小组成员通力合作，短时间内修复了损坏的插件（比美方提出的返厂修理时间提前了数月），确保了丰达线按期顺利投产。
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