某站500kV QB乙線線路主二保護(hù)通道二，在QB乙線或站內(nèi)其他線路發(fā)生接地故障時，該保護(hù)裝置會瞬時發(fā)出“通道異常”信號，本文對其產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析，并給出了具體的解決方法。

1 故障現(xiàn)象

某站500kV QB乙線配置主一、主二兩套光纖差動保護(hù)，每套保護(hù)均設(shè)置有兩個光纖通道。

保護(hù)運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)QB乙線的主二保護(hù)通道二常發(fā)“通道異常”信號，且每次報(bào)通道異常時，都伴隨著系統(tǒng)發(fā)生接地故障。表1記錄了部分QB乙線主二保護(hù)報(bào)“通道二異常”的情況。

從表1可看出，QB乙線主二保護(hù)通道二每次發(fā)生通道異常，總是伴隨有站內(nèi)線路發(fā)生接地故障，這些故障既有QB乙線本身發(fā)生的接地短路，也有站內(nèi)其他線路發(fā)生接地故障。此問題如不解決，當(dāng)QB乙線自身發(fā)生接地故障，且其主二保護(hù)的通道一又處于退出狀態(tài)時，主二保護(hù)極有可能發(fā)生拒動。

2 故障分析

2.1 通道構(gòu)成形式

QB乙線主二保護(hù)通道二采用復(fù)用光纖通道，通道構(gòu)成形式如圖1所示，安裝在保護(hù)小室的保護(hù)裝置通過光纖和通信機(jī)房內(nèi)的接口裝置連接，接口裝置通過同軸電纜和光設(shè)備進(jìn)行通信[1]。

表1 QB乙線主二保護(hù)報(bào)通道異常記錄表

圖1 QB乙線主二保護(hù)報(bào)通道示意圖

2.2 通道異常原因分析

根據(jù)QB乙線主二保護(hù)通道二的構(gòu)成形式，分析可能導(dǎo)致通道異常的地方有以下一些：①保護(hù)室至通信機(jī)房的光纜；②接口裝置；③接口裝置至光設(shè)備的同軸電纜；④光設(shè)備。

由于通道正常運(yùn)行時無異常，只在外部系統(tǒng)發(fā)生接地故障時才會出現(xiàn)異常[2]，所以從大的方向上，認(rèn)為是在外部接地時，通道設(shè)備受到了干擾才導(dǎo)致通道異常。從這個觀點(diǎn)出發(fā)，首先可排除的是保護(hù)室至通信機(jī)房的光纜，因?yàn)楣饫|是不會受干擾的；光設(shè)備也可以排除，因?yàn)楣庠O(shè)備如出現(xiàn)故障，不太可能只影響一個通道。

剩下最可能的懷疑對象就是接口裝置及其到光設(shè)備的同軸電纜，但接口裝置平時運(yùn)行正常，檢查其接地也正常，且安裝在機(jī)房內(nèi)，受電磁干擾的可能性也比較小，而且系統(tǒng)接地故障時，故障點(diǎn)離變電站都很遠(yuǎn)，不可能因電磁干擾引起設(shè)備異常。綜合前面的分析，將分析的焦點(diǎn)集中到了接口裝置至光設(shè)備的同軸電纜上。

根據(jù)每次線路接地故障時，通道均會發(fā)瞬時故障的現(xiàn)象分析，通道異常可能與接地電流有關(guān)，線路接地故障和通信設(shè)備有聯(lián)系的地方，只有接地網(wǎng)，因?yàn)橥S電纜的屏蔽層兩端是接地的。

接口裝置到光設(shè)備之間同軸電纜屏蔽層的接地方式如圖2所示。從圖中可以看出，同軸電纜的屏蔽層分別接在接口裝置和光設(shè)備的外殼，然后通過接地線接到屏內(nèi)的接地銅排，再經(jīng)接地銅排接到機(jī)房內(nèi)的環(huán)形接地母線上接地。

圖2 同軸電纜屏蔽層的接地方式

如圖3所示，當(dāng)線路接地時，變電站地網(wǎng)中將流過接地電流，當(dāng)此電流通過通信機(jī)房內(nèi)的環(huán)形等電位接地網(wǎng)時，會在環(huán)形等電位接地網(wǎng)上產(chǎn)生壓降?U，而通信機(jī)房內(nèi)的光設(shè)備屏和接口裝置屏之間的同軸電纜的屏蔽層是通過各自的屏柜接到環(huán)形接地母線上的，因此該?U實(shí)際上是加到了同軸電纜的屏蔽層上。同軸電纜的屏蔽層，是有為信號提供電氣通路的功能的，疊加?U后，將可能導(dǎo)致通信信號發(fā)生畸變，使通道發(fā)生異常。

圖3 接地電流導(dǎo)致通道異常的原理分析圖

為查明原因，筆者進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)。如圖4所示，用直流電流輸出裝置在通信機(jī)房的環(huán)形等電位接地網(wǎng)中通入試驗(yàn)電流，測量接口裝置屏的接地引下線與光設(shè)備屏的接地引下線之間的電壓U，當(dāng)電壓U達(dá)到1.7V左右時，保護(hù)裝置發(fā)生通道異常。這說明當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)中流過電流時，確實(shí)會引起保護(hù)裝置通道異常[3]。

圖4 地電位差導(dǎo)致通道異常的試驗(yàn)圖

3 解決方法

如圖5所示，為了避免將圖3所示的?U疊加到同軸電纜上，將通信接口屏的接地引下線引到光設(shè)備處，和光設(shè)備屏的接地引下線在同一點(diǎn)接地，這樣接線后，即可防止二次接地網(wǎng)上的電壓引入同軸電纜的屏蔽層上，引起通道異常。作如上處理后，系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，該保護(hù)再未出現(xiàn)通道異常的情況。

圖5 QB乙線主二保護(hù)通道二異常的解決方法示意圖

4 關(guān)于通信機(jī)房內(nèi)通信設(shè)備屏接地的建議

從前面的分析，如果通信機(jī)房內(nèi)的接地網(wǎng)是一點(diǎn)接地，將不會在機(jī)房內(nèi)的接地母線上形成壓降，因此就不會對同軸電纜的通信產(chǎn)生影響，但實(shí)際上現(xiàn)場的機(jī)房接地母線是多點(diǎn)接地的。

根據(jù)DL/T 5225—2016《220kV～1000kV變電站通信設(shè)計(jì)規(guī)程》6.11.3“機(jī)房內(nèi)應(yīng)設(shè)環(huán)形接地母線，并應(yīng)就近兩點(diǎn)以上（含兩點(diǎn)）接至全站總接地網(wǎng)”[4]。因此，從設(shè)計(jì)上，機(jī)房內(nèi)的環(huán)形接地母線就是多點(diǎn)接地的。另外，機(jī)房內(nèi)使用的控制電纜，其屏蔽層按要求是需要兩點(diǎn)接地的，這也會導(dǎo)致將機(jī)房內(nèi)的接地母線引到其他地方接地。綜上兩點(diǎn)原因，讓機(jī)房內(nèi)的環(huán)形接地母線一點(diǎn)接地實(shí)際上是做不到的。

為確保通信機(jī)房內(nèi)的設(shè)備之間通信正常，可考慮在機(jī)房內(nèi)環(huán)形接地網(wǎng)上設(shè)置專門的接地端子，讓各通信設(shè)備屏的接地引下線通過此接地端子集中連接后一點(diǎn)接到環(huán)形接地網(wǎng)上，如此便可避免地網(wǎng)中地電位差對通信產(chǎn)生影響。

結(jié)論

本文通過對一起罕見的繼電保護(hù)裝置通道瞬時性故障進(jìn)行分析，找出了通信機(jī)房內(nèi)的地電位差導(dǎo)致接口裝置與光設(shè)備間同軸電纜通信異常這一故障原因。

通信機(jī)房內(nèi)的環(huán)形接地母線，無法做到一點(diǎn)接地，當(dāng)線路發(fā)生接地故障時，接地母線流過電流而產(chǎn)生的地電位差，可能導(dǎo)致保護(hù)通信接口裝置通信異常。針對該問題，建議通信機(jī)房內(nèi)的通信屏，其接地引下線宜集中到一點(diǎn)連接后再接到接地母線上，經(jīng)過上述處理后，將可以防止地電位差對同軸電纜通信產(chǎn)生影響，防止保護(hù)裝置拒動。