王彥榮，程生戩，徐 冰，李延軍

0 引言

在牽引變電所中，作為主變壓器（下文簡稱主變）的主保護(hù)差動保護(hù)裝置，具有極其重要的作用。差動保護(hù)裝置通過比較主變一次和二次電流的差值而動作，主要用于保護(hù)主變內(nèi)部故障，對電流互感器的極性有著嚴(yán)格的配置要求。若電流互感器的極性配置錯誤將造成差動保護(hù)裝置誤動或拒動。若拒動將造成越級跳閘（即上一級保護(hù)跳閘），誤動將造成誤停電的嚴(yán)重后果。因此，新線投運、差動保護(hù)裝置新安裝或大修更換電流互感器后，均要進(jìn)行電流互感器校驗，測試其極性的配置是否正確。2012年筆者在京石武客專邢臺東變電所驗收試驗中，發(fā)現(xiàn)電流極性不對造成主變差動保護(hù)裝置在正常負(fù)荷情況下誤動，危及供電安全。

1 差動保護(hù)裝置誤動現(xiàn)象

1.1 邢臺東變電所差動保護(hù)裝置誤動

2012年3月21日，筆者在京石武客專邢臺東變電所驗收試驗中進(jìn)行1#B 差動保護(hù)試驗，按常規(guī)方法在其差動保護(hù)裝置一次側(cè)和二次側(cè)分別輸 入電流時（電流方向均為流入保護(hù)裝置），發(fā)現(xiàn)差動保護(hù)裝置多次誤動。而將其二次側(cè)電流方向調(diào)整后，即將電流方向由流入保護(hù)裝置改為流出保護(hù)裝置后，加同樣的電流，差動保護(hù)裝置不動作。

1.2 現(xiàn)場試驗及原因分析

（1）差動保護(hù)裝置的基本原理。變壓器差動保護(hù)的單相原理接線，如圖1所示。在正?；虮Ｗo(hù)范圍外部發(fā)生短路時，如圖1a，I2′=I2′，則流過差動繼電器的電流Ij=I2′-I2′=0，差動繼電器不動作。在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生短路時，如圖1b，由于牽引變電所均為單電源運行，=0，流入差動繼電器的電流Ij= I2′，即差動電流為故障時的短路電流，數(shù)值很大，差動繼電器動作。

（2）試驗數(shù)據(jù)分析。第1 次試驗，差動保護(hù)裝置誤動，試驗數(shù)據(jù)為

式中，IA為主變壓器一次側(cè)電流；Iα為主變壓器二次側(cè)電流；K 為平衡系數(shù)，邢臺東變電所主變?yōu)閂/v 接線方式，經(jīng)計算K 為0.39。

此時，變壓器一次、二次電流應(yīng)互相抵消，差動電流ICD近似為0。實際上，保護(hù)裝置顯示ICD=0.6 A，大于0.11 A 的差動保護(hù)動作電流，因此，差動保護(hù)裝置動作跳閘。由此，判斷主變二次側(cè)電流方向錯誤，使正常負(fù)荷時的一次、二次電流不能互相抵消，而是相互疊加，從而造成差動保護(hù)裝置誤動。

圖1 變壓器差動保護(hù)原理圖

第2 次試驗，調(diào)整電流方向，即將二次側(cè)電流方向反向，輸入同樣的電流，觀察保護(hù)裝置，其ICD= 0.02 A，遠(yuǎn)小于整定值0.11 A，差動保護(hù)裝置不動作。

（3）電流方向的設(shè)定調(diào)查。邢臺東變電所使用的是天津凱發(fā)有限公司（簡稱凱發(fā)）生產(chǎn)的DK3582 型差動保護(hù)裝置，而管內(nèi)柳辛莊變電所使用的是國電南京自動化股份有限公司（簡稱南自）生產(chǎn)的WBZ-651A 型差動保護(hù)裝置，石太客運專線變電所使用的是成都交大許繼有限公司（簡稱交大許繼）生產(chǎn)的WKH-892Z 型差動保護(hù)裝置。通過詢問廠家技術(shù)人員，得知差動保護(hù)電流方向是由廠家程序設(shè)定的，一般一次電流方向均為流入，二次電流方向不同的廠家會不同，如交大許繼和南自的相同，均設(shè)定為流入方向為正方向；而天津凱發(fā)的不同，其電流方向設(shè)定為流出方向為正方向。

（4）原因分析。由上述試驗數(shù)據(jù)的分析和廠家調(diào)查可以看出，造成邢臺東變電所差動保護(hù)裝置誤動的原因是盲目按照以往的經(jīng)驗，錯誤地輸入主變二次電流造成的。

2 解決措施

首先，根據(jù)差動保護(hù)裝置正常動作的要求，確定其主變二次側(cè)電流方向。然后，根據(jù)主變二次側(cè)電流方向，依據(jù)直流法判定電流互感器的極性及接線方式，再根據(jù)高速鐵路AT 供電方式對差動保護(hù)的通常要求，檢查接線方式正確無誤。以京石武客專邢臺東變電所為例，具體操作程序如下：

（1）判斷差動保護(hù)裝置本身的電流方向。在差動保護(hù)裝置的一次側(cè)和二次側(cè)分別輸入電流，發(fā)現(xiàn)差動保護(hù)正常負(fù)荷時誤動，說明二次側(cè)電流方向錯誤。調(diào)整二次側(cè)電流方向，由流入改為流出，差動保護(hù)裝置動作正常。說明其二次側(cè)電流正方向為流出方向。

（2）由差動保護(hù)裝置二次側(cè)電流方向，確定T 線和F 線電流互感器二次側(cè)的電流方向。

由圖2可以看出，T 線和F 線電流互感器二次側(cè)的電流均應(yīng)為B 點流向差動保護(hù)裝置，A 點流出差動保護(hù)裝置。

圖2 高速鐵路差動保護(hù)二次回路接線圖

（3）由T 線和F 線的電流方向確定其電流互感器二次側(cè)的接線方式。

a.直流法測電流互感器極性。見圖3。用1.5～3 V 干電池將其正負(fù)極分別接于電流互感器的一次線圈L1，L2，電流互感器的二次側(cè)S1接毫安表正極，S2接負(fù)極，接好線后，將K 合上毫安表指針正偏，拉開后毫安表指針負(fù)偏，說明電流互感器接在電池正極上的端頭與接在毫安表正端的端頭為同極性，即減極性，L1、S1為同極性，也就是說電流互感器的一次電流從L1流入，二次電流從S1流出。如指針擺動與上述相反為加極性。

b.確定T 線電流互感器二次側(cè)的接線方式。由于主變有V/X0 和V/X6 接線方式，2 種方式下主變二次側(cè)T 線和F 線電流方向相反，即V/X0 接線方式下，T 線電流方向為由主變流向GIS 柜，F(xiàn)線電流方向為由GIS 柜流回主變；而V/X6 接線方式下，T 線電流方向為由GIS 柜流向主變，F(xiàn) 線電流方向為由主變流向GIS 柜。下面以V/X0 接線方式為例說明電流互感器接線方式的判定。

圖3 直流法測電流互感器極性接線圖

利用直流法，根據(jù)V/X0 接線方式下T 線的電流方向，即由主變流向GIS 柜方向，將干電池正極接到T 線電流互感器的電源側(cè)（即靠近主變側(cè)），將毫安表接到電流互感器的二次側(cè)，觀察其偏轉(zhuǎn)情況。如正偏，說明毫安表正端為電流的流出方向，將其接在圖4的B 點。如反偏，說明毫安表的正端為電流的流入方向，將其接在圖4的A 點。

c.確定F 線電流互感器二次側(cè)的接線方式。利用直流法，根據(jù)V/X0 接線方式下F 線的電流方向，即從GIS 柜流出，將干電池正極接到F 線電流互感器靠近GIS 柜側(cè)，將毫安表接到電流互感器的二次側(cè)，觀察毫安表的偏轉(zhuǎn)情況。如正偏，說明毫安表正端為電流的流出方向，將其接在圖4的B 點。如反偏，說明毫安表的正端為電流的流入方向，將其接在圖4的A 點。

d.驗證T 線與F 線電流互感器的接線正確。對普速電氣化鐵路來說，主變二次側(cè)只有一個電流，而高速鐵路全部為AT 供電方式，主變二次側(cè)電流有2 個，一個是T 線電流，一個是F 線電流，正常運行時T 線電流和F 線電流大小相等，方向相反。為保證主變一次、二次正常負(fù)荷電流能相互抵消，保證差動保護(hù)正常負(fù)荷時不誤動，所有綜合自動化廠家主變差動二次電流均為T 線和F 線電流之和，即IF+IT。這就決定了T 線和F 線電流互感器的接線方式應(yīng)為（假定F 線電流互感器一次線圈為L1和L2，二次線圈為S1和S2，T 線電流互感器一次線圈為L3和L4，二次線圈為S3和S4）T 線的S1和F 線的S4相連，T 線的S2和F 線的S3相連，如圖4所示。

圖4 T 線和F 線電流互感器接線圖

依照上述方法接線完成后，檢查T 線和F 線接線方式符合首尾相接，說明電流方向及極性判定正確。

措施實施及效果：2012年3—6月，筆者在京石武客專驗收試驗中，全部按上述電流方向法對各牽引變電所差動保護(hù)裝置相關(guān)電流互感器的極性進(jìn)行了校核，操作方便，實用性強(qiáng)，并經(jīng)現(xiàn)場傳動試驗差動保護(hù)裝置動作正常，效果良好。

3 結(jié)束語

隨著高速鐵路的飛速發(fā)展，AT 供電方式使用的越來越多，單純采用直流法進(jìn)行電流互感器極性的校核，準(zhǔn)確性受到廠家差動保護(hù)電流方向設(shè)定、室外電流互感器一次線圈的接線方式、GIS 柜中電流互感器一次線圈的接線方式等諸多因素影響，極易發(fā)生錯誤，造成保護(hù)裝置誤動和拒動，危及設(shè)備運行安全。特別是新線開通后，造成差動保護(hù)誤動，中斷高速鐵路供電，危害更大。因此，在新建線路的施工驗收和設(shè)備更新改造中要關(guān)注電流互感器的極性校核，而采用電流方向法和直流法相結(jié)合進(jìn)行電流互感器的極性校核的方法，也可供廣大電氣化鐵路工程技術(shù)人員借鑒。

[1]DK3530A 電鐵變壓器差動保護(hù)裝置技術(shù)說明書 天津凱發(fā)電氣股份有限公司.

[2]TA21 型牽引變電所安全監(jiān)控與綜合自動化系統(tǒng)說明書.成都交大許繼電氣有限公司.

[3]潘啟敬.牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)[M].北京：中國鐵道出版社，1996.