1福建省某县一乡（镇）变电站集控台大规模损坏的原因

1.1　1995年8月11日该变电站受雷击后，全站跳闸，集控台不能运行。在检修中发现保护板上的集成块1416全部烧毁，部分集成块4073、74C74、4043烧毁，微机部分1416烧毁。事后，运行人员说在高压室外发现了一团火花。因变电站中的零线和地线是接在一起的，在雷击瞬间，因接地网等因素，使电场分布复杂，地电位升高而使电压升高，造成集控台大规模损坏。

1.2　1995年10月20日，该变电站测试镉镍电池电压时(即断开TS2和TS3的交流输入电源，由电池供电)，突然间全部跳闸，仅剩一条接有水电站的双电源线路，导致水电站发电机飞车事故。笔者在检修中发现，微机集成块14599全部烧毁，微机保护板集成块1416部分烧毁。寻找故障发现该微机电源电压从5V降为1V，供保护板的电源电池电压从12V降为2.5V。原因何在？

1.2.1电压波动对CPU干扰是致命原因

　　在微机应用系统中，增强系统抗干扰能力的方法很多。然而，只有当干扰尚未作用于CPU本身时，CPU才能正确执行各种抗干扰程序，消除或减弱干扰对系统的影响。显然当电源电压下降时，CPU无法工作，必然造成计数器PC值的改变；PC值被干扰后是随机的，在PC值的错误引导下，引起程序混乱，干扰CPU本身，破坏程序的正常运行，使系统失去控制。本机采用14500B工控单元及MC14516三片级连成具有2的12次方寻址能力的程序计数器，同样它无法避免电源下降时对CPU的干扰，使程序混乱，大规模引起出口继电器动作，而使电压再一次下降，电流迅速增大，这是使保护板损坏的主要原因。

　　本机保护板采用CMOS集成门电路，超过集成块所能承受的300mA电流时，使集成块大量损坏，引起全站跳闸，导致飞车使电压过高。而当电压过高时，因本机采用的CMOS集成电路对电压极为敏感，数伏电压就能在集成块里的极间、电容间产生很强的电场(约10万～100万V/cm)，这么高的电压，必然使集成块里的三极管、二极管等元件击穿→集成块烧毁→集控台大规模损坏。

1.2.2电压下降产生竞争冒险是重要原因。本机保护电路首先由LM324比较→CD4071或门→LM555延时→CD4069反相→MC1416驱动出口。原来的模拟信号经LM324比较后就成了阶跃信号，阶跃信号经过这些电路，当电压下降时，必然存在比较电压下降传输波形畸变等因素，而产生组合逻辑电路中的竞争冒险现象，产生不应有的尖峰脉冲，而使保护板集成块损坏，尤其对中央音响信号板则更为敏感。另外因电压下降而使集成块超出工作的噪声容限范围也是原因之一。

2应采取的预防措施

2.1对于雷击过电压

　　预防直击雷过电压应采用单位长度电感小的避雷针，应有良好的接地。对于架空线，很重要的是采用何种避雷器。因氧化锌避雷器具有特性稳定、反映快、陡波特性好、载波、能耐受多重雷击和强雷击、能限制异常操作过电压等明显优点。10kV出线宜选用氧化锌避雷器，参考型号可选用HY5W－12.7/50型。预防感应过电压，笔者建议导线架设应在对地安全距离等允许的情况下，合理架设导线。

2.2对于变电站安装

2.2.1电压互感器及电源变压器的引线应与控制信号电缆分开敷设。

2.2.2将裸露的电缆穿钢管并将钢管接地。

2.2.3将框架、外壳等良好接地。

2.3对于集控台本身构造

2.3.1“＋”、“－”12V接地系统

　　其接地点与外壳连接，使大地经连线直接进入了保护板，若隔离电容C或113损坏，则造成“＋”、“－”电源经一有限电阻接地的情况，对集控台是一极大的隐患。笔者认为应将其去除(220V强电的监察系统也将其去除)，而改用转换开关，平时正负电源均对地悬空。要求运行人员，每隔1h记录一次。此方法简单实用效果好。

2.3.2对于功率方向保护板

　　WJBX3型四合一集控台，多数用于馈线变电站，主变柜即当做进线柜，由于未装设方向保护，而在馈线上装设方向保护毫无意义，却对集控台影响很大，方向回路中的电容电压高于250V以上甚至更高，且易突变、振荡，对后续回路冲击较大，其后续回路的LM324常烧毁，宜去除线路方向保护电压回路。

2.3.3对于跳合闸回路

　　跳合闸回路中的IN4007二极管，是为抗干扰的，即防止在－KMT串入电信号时引起误动。其实该回路中已装设二极管，可去除IN4007二极管。我们改后运行一年至今未发现不明原因的误跳闸，且二极管击穿时，若在合闸状态能在做离线自检时发现该故障，及时得到处理。

2.4对于电源屏

　　首先应在电源屏进线端装上三只氧化锌避雷器，以进一步防止雷余波的侵害。其次根据乡村变电站容易因雷击等原因引起过压，且CVT稳压范围有限(稳压范围为220＋20％)，宜在电源屏装设过压保护，保证该电源屏在CVT稳压范围内工作。

　　其次，12V充电电路既不能调节电压的高低，也不能调节电流的大小，笔者认为应从电路上进行彻底改进。集控台的强电储能部分比较合理，无需改进。

　　至此，本文从集控台大规模损坏的原因由于电压过高或过低，提出了上述方案。经1998年一年的运行，该县两台集控台仅一台发生一起小故障，另一台至今安然无恙，说明了弱电控制台能在农网安家。