关键词：接地故障 线路保护 通道 通信接地
0 引言
珠江电厂220kV母线为双母双分段方式，共4条220kV出线，电厂侧220kV系统A相母线发生接地故障时，母线保护正确动作出口跳相应母线上的运行开关切除故障，其中220kV珠鱼甲线和珠乌乙线跳闸，在分析保护动作报告时发现220kV珠乌甲线保护装置启动正常，220kV珠乌乙线RCS902保护装置收信异常。
1线路保护配置情况
珠江电厂220kV系统共4条出线，每条线路的保护装置为双重化配置，分别为RCS931电流差动保护和RCS902纵联保护，对应的通信通道分别为RCS931电流差动保护专用光纤通道，RCS902纵联保护基于SDH设备的复用光纤通道。复用光纤通道连接如图1，通过MUX-2M装置和SDH设备实现光信号和2M信号之间相互转换，经过光配线架ODF实现光信号的连接，由光缆传送至对侧，其中MUX-2M装置和SDH设备均由48V直流通信电源供电，通信电源正极接地，2M同轴电缆两端屏蔽层在同一接地点接地。
图1 RCS902纵联保护复用光纤通道连接图
2 线路保护通信异常简介
在分析线路保护动作和启动报告过程中发现，A相母线发生接地故障（为珠乌乙线外部故障）瞬间，珠乌乙线A相出现较大电流，对侧RCS902装置A相启动并发允许信号，本侧母线差动动作起动珠乌乙线RCS902装置A、B、C三相发允许信号，起动RCS931装置发远跳信号，发跳本侧珠乌乙线信号，珠乌乙线保护正确动作跳闸。线路保护动作报告显示，故障发生后珠乌乙线RCS902保护装置“收信A”为间断方波，直到珠乌乙线开关跳开（180ms），珠江电厂侧故障完全隔离才恢复正常，珠乌乙线“收信B”、“收信C”在183ms时变位，波形正常，本侧“发信A、发信B、发信C”波形正常；珠乌乙线对侧发信正常，“收信A”、“收信B”、“收信C”均为间断方波；故障中所有保护均正确动作。珠乌乙线RCS902保护装置本侧波形如图2。
图2 珠乌乙线RCS902保护装置录波图
3 线路保护通信通道检查及原因分析
3.1通道检查
故障后对珠乌乙线两侧线路保护通信装置进行了分接点自环测试，收发信光功率测量，带开关对调试验均正常。
查看珠乌乙线以往的故障（大多为架空线路瞬时单相接地）波形，本侧和对侧收发信波形均正常。从图2波形可看出，收信波形间断的瞬间均为故障零序电流峰值出现时刻。
由此可判断一次系统接地故障导致珠乌乙线珠江电厂侧收发信通道异常。重点对通信通道接地系统进行了检查，图3为继保室和通信室接地网示意图，可以看出线路保护通信设备MUX-2M和传输SDH的机壳接入了同一个接地网，即通信接地网，由于2M同轴电缆屏蔽层与上述设备机壳联通，可以认为2M同轴电缆屏蔽层两端接入了通信接地网的同一点。检查还发现MUX-2M与通信接地网连接螺丝未完全紧固，一个螺丝上压接多根接地线，为不规范的接线方式，接地线线径为16mm2；48V直流通信电源正极在通信电源装置处接入了另外一个地网，即通信机房均压网，该地网通过升压站接地引下线在升压站2015间隔A相CT处与主接地网连接，220kV母线A相接地故障即发生在该升压站接地引下线上（如图3所示）；在MUX-2M装置上通信电源正极与装置机壳接地端子出厂时默认短接；测MUX-2M装置机壳与升压站接地引下线的阻抗为9mΩ，将通信电源正极与MUX-2M装置机壳接地端子短接线拆除后测得MUX-2M装置机壳与升压站接地引下线的阻抗为53mΩ,传输SDH机壳与升压站接地引下线的阻抗为10mΩ。
图3 继保室和通信室接地网示意图
3.2原因分析
根据ITU-T建议G.703-2001要求，MUX-2M与SDH间的2M同轴电缆屏蔽层应该在两端接地。如图3所示，根据同轴电缆的传输原理，通过中芯线和屏蔽层构成回路发射高频信号，同轴电缆芯线与屏蔽层间的电压差代表通信信号的大小，可以把同轴电缆屏蔽层看作通信信号的电压参考面，因MUX-2M装置、2M同轴电缆转接设备和SDH间全部布置在通信机房，同轴电缆长度较短，可将同轴电缆两端屏蔽层接入同一个接地网，在MUX-2M与SDH两端同轴电缆屏蔽层接地良好的情况下，两者机壳间的阻抗为零，两机壳是等电位的，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，因此两端的通信信号不会发生变化。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。
现场实际情况是由于在MUX-2M装置上通信电源正极与装置机壳接地端子短接，将通信机房均压网与通信接地网连接在一起，导致在MUX-2M侧同轴电缆屏蔽层同时接入了通信接地网和通信机房均压网，在传输B网SDH侧只接入了通信接地网，同轴电缆两端接地点不一致。电网正常运行时，MUX-2M装置与传输SDH相对升压站引下线的接地电阻差异不大，且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，两端通信正常。当220kV母线对升压站接地引下线放电，大的接地电流注入地网，导致离接地故障较近的通信机房均压网电位突变，且MUX-2M装置与通信接地网的阻抗比正常值偏大，MUX-2M装置侧同轴电缆屏蔽层随通信机房均压网电位发生变化，而通信机房接地网离接地故障相对较远，电位变化受故障影响较小，与通信机房均压网形成了电位差。同轴电缆屏蔽层两端的电位不相等，因此同轴电缆两端通信信号不一样，即高频信号经过同轴电缆传输后发生了变化，出现MUX-2M装置至SDH设备之间通信回路异常引起本侧收、发信异常现象，在故障零序电流（即流入地网的电流）峰值时刻，通信信号中断。
4 整改措施
4.1 将通信接地网连接螺丝改为截面积不小于100mm2的铜排，MUX-2M装置、传输SDH及其它需接入通信接地网的设备直接接至铜排，确保上述屏柜的接地线互不影响；将各设备接地线更换为线径50mm2的专用接地电缆；分别测量各设备对通信接地网和升压站引下线的阻抗，基本一致为10mΩ。
4.2 将48V通信电源正极接地点改接至通信机房接地网。
4.3 在MUX-2M装置端子处拆除通信电源正极与MUX-2M装置机壳接地端子短接线，将通信机房均压网与通信接地网隔离，确保同轴电缆两端屏蔽层分别接地，并且接入一个等电位地网。
图5 继保室和通信室接地网示意图（整改后）
5 结束语
为了保证线路复用通道传输信息的可靠性，通信设备应按规范要求接地，对用于保护回路的通信设备在设计阶段应综合考虑保护设备接地规范和通信设备接地规范要求。详细分析保护动作情况，善于通过保护动作报告发现在系统故障情况下才成呈现的设备隐患，探讨解决方案，及时整改。
参考文献：
[1]ITU-T建议G.703-2001 系列数字接口的物理/电气特性[S]
[2]GB 50689-2011通信局站防雷与接地工程设计规范[S]
作者简介：唐煜安（1983-8），女，汉，湖北，电气主管，研究方向：电厂电气设备检修及技术管理
论文作者:唐煜安
论文发表刊物:《中国电业》2019年17期
论文发表时间:2019/12/11
标签：通信论文; 同轴电缆论文; 装置论文; 屏蔽论文; 两端论文; 故障论文; 机壳论文; 《中国电业》2019年17期论文;