劉軍

摘 要：本文通過闡述縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)原理，針對其在鄭州地鐵五號線的應(yīng)用，提出相應(yīng)的保護(hù)調(diào)試方法。同時(shí)分析供電線路中的電容電流對縱聯(lián)電流保護(hù)差動(dòng)的影響，提出相應(yīng)的解決方法。

關(guān)鍵詞：縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù);保護(hù)調(diào)試;電容電流

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.028

0 前言

縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電氣化鐵路和地鐵牽引供電系統(tǒng)。本文通過闡述縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)原理，針對其在鄭州地鐵五號線的應(yīng)用，提出相應(yīng)的保護(hù)調(diào)試方法。同時(shí)分析供電線路中的電容電流對縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)的影響，提出相應(yīng)的解決方法。

1 保護(hù)裝置縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)原理及驗(yàn)證

以鄭州地鐵五號線相鄰的京廣南路站和馮莊站為例，針對許繼電氣股份有限公司的型號為KFM（WS-G）35kV開關(guān)柜，內(nèi)置型號為CGIS2819電流互感器，電流互感器一次側(cè)P1靠近母線側(cè)，P2靠近線路側(cè)，線路發(fā)生短路故障時(shí)，故障電流電流方向?yàn)槟妇€流向線路，電流互感器極性檢查為減極性，故P1對應(yīng)S1，P2對應(yīng)S2，縱差二次電流回路極性為S1當(dāng)頭，S2當(dāng)尾。繼電保護(hù)裝置采用的是上海施耐德電氣電力自動(dòng)化有限公司生產(chǎn)的型號為P521B0GW6D3DF0的繼電保護(hù)裝置，經(jīng)用昂立繼保儀對保護(hù)裝置加入兩路大小相等，方向相反的三相電流，發(fā)現(xiàn)保護(hù)裝置內(nèi)部計(jì)算的差動(dòng)動(dòng)作電流為兩側(cè)電流的相量和，制動(dòng)電流為兩側(cè)電流的相量差，正常運(yùn)行時(shí)差動(dòng)電流為零，制動(dòng)電流為兩倍的穿越電流，差動(dòng)保護(hù)不動(dòng)作;發(fā)生線路故障時(shí)，差動(dòng)電流為兩倍的故障電流，制動(dòng)電流為零，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，符合縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)原理。

2 保護(hù)調(diào)試方法

2.1 保護(hù)裝置校驗(yàn)、自環(huán)方式及本側(cè)跳閘試驗(yàn)測試

以京廣南路站為例進(jìn)行自環(huán)試驗(yàn)及本側(cè)跳閘試驗(yàn)測試。（1）先對保護(hù)裝置進(jìn)行自身校驗(yàn)：1）對保護(hù)裝置上電，進(jìn)行通電檢查，確認(rèn)保護(hù)裝置顯示正常。2）用昂立繼保儀對保護(hù)裝置加入一路正相序三相電壓，一路正相序三相電流，保護(hù)裝置顯示的電流電壓大小及角度應(yīng)與昂立繼保儀輸出的電流電壓大小及角度一致。（2）將保護(hù)裝置的接收端和發(fā)送端用光纖連接起來，構(gòu)成自環(huán)方式，將保護(hù)裝置內(nèi)部自環(huán)方式對應(yīng)的軟壓板、硬壓板全部正確投入，正確投入后通道異常燈應(yīng)熄滅。模擬對稱或者不對稱故障，使故障電流為：I=k×0.5×ID（ID為差動(dòng)電流保護(hù)定值）。當(dāng)k≤0.99時(shí)差動(dòng)保護(hù)應(yīng)不動(dòng)作，k≥1.00時(shí)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，以此驗(yàn)證保護(hù)裝置的縱差保護(hù)動(dòng)作可靠性。

2.2 對調(diào)方式

2.2.1 本側(cè)對側(cè)電流大小角度及差流檢查

（1）按照設(shè)計(jì)院給出的設(shè)計(jì)定值和許繼高壓開關(guān)柜里電流互感器的實(shí)際變比，在京廣南路站和馮莊站將保護(hù)裝置的保護(hù)參數(shù)整定好。（2）由于電流互感器二次額定電流為1A，用昂立繼保儀在馮莊站對保護(hù)裝置加入三相大小均為1A的正相序?qū)ΨQ電流，在馮莊站保護(hù)裝置中電流電壓顯示本側(cè)保護(hù)電流和差動(dòng)電流應(yīng)為三相大小均為1A的正相序?qū)ΨQ電流，在京廣南路站保護(hù)裝置中電流電壓顯示對側(cè)保護(hù)電流和差動(dòng)電流應(yīng)為通過變比系數(shù)折算后的三相大小相等的正相序?qū)ΨQ電流。

2.2.2 大線路空載沖擊故障試驗(yàn)及驗(yàn)證

假設(shè)京廣南路站往馮莊站送電，分掉馮莊站進(jìn)線開關(guān)，保護(hù)裝置上跳位指示燈亮;合上京廣南路站出線開關(guān)，用昂立繼保儀在京廣南路保護(hù)裝置中加入1.01倍差動(dòng)保護(hù)定值電流，經(jīng)查京廣南路站差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，馮莊站不動(dòng)作，以此驗(yàn)證了縱差保護(hù)原理：兩側(cè)保護(hù)裝置的軟壓板有相互閉鎖功能，只有兩側(cè)保護(hù)裝置軟壓板都投入時(shí)才能動(dòng)作。所以當(dāng)線路空載沖擊時(shí)，要通過跳位繼電器，取個(gè)跳位使差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。

2.2.3 弱饋功能試驗(yàn)及驗(yàn)證

合上馮莊站進(jìn)線開關(guān)，并投入縱差保護(hù)，用昂立繼保儀在馮莊站保護(hù)裝置加入正相序三相大于設(shè)計(jì)定值PT斷線報(bào)警的電壓，合上京廣南路站出線開關(guān)，用昂立繼保儀在京廣南路保護(hù)裝置中加入1.01倍差動(dòng)保護(hù)定值電流，京廣南路站、馮莊站縱差保護(hù)均動(dòng)作，以此驗(yàn)證了縱差保護(hù)原理：用電壓源的電壓電流作為基準(zhǔn)判斷，避免當(dāng)線路側(cè)為弱電或無電時(shí)，短路故障時(shí)流過的電流小，縱差保護(hù)不能可靠動(dòng)作的情況。

2.2.4 遠(yuǎn)跳功能試驗(yàn)及驗(yàn)證

合上京廣南路站出線開關(guān)和馮莊站進(jìn)線開關(guān)，投入遠(yuǎn)跳功能，用昂立繼保儀在京廣南路保護(hù)裝置中加入1.01倍差動(dòng)保護(hù)定值電流，京廣南路站、馮莊站縱差保護(hù)均動(dòng)作，以此驗(yàn)證了縱差保護(hù)原理：當(dāng)故障側(cè)縱差保護(hù)啟動(dòng)后，往對側(cè)傳送失靈保護(hù)動(dòng)作信號，用失靈保護(hù)跳開對側(cè)開關(guān)。

3 如何消除電容電流對縱差保護(hù)的影響

供電線路中，由于電流是不斷變化的，故電容電流是一直存在的。針對地鐵35kV供電線路，正序容抗有2700Ω左右，電容電流也有將近20A。當(dāng)供電線路大于10公里，電壓等級為330kV以上時(shí)，電容電流就很大，空沖供電線路時(shí)，由于分布電容的存在，導(dǎo)致差動(dòng)電流即為電容電流，電容電流增大導(dǎo)致制動(dòng)電流變小，這樣很容易引起縱差保護(hù)誤動(dòng)。雖然地鐵供電線路電壓等級僅為35kV，供電線路長度也在2公里之內(nèi)，但電容電流對縱差保護(hù)可靠性的影響也不容忽視。

如何消除電容電流對縱差保護(hù)的影響，目前有兩種措施：

（1）提高縱差電流保護(hù)啟動(dòng)門檻值。對于超過10公里的長線路，建議將縱差電流保護(hù)啟動(dòng)門檻值設(shè)為折算到一次的1.5倍的線路全長穩(wěn)態(tài)電容電流值。對于短線路，可以根據(jù)設(shè)計(jì)定值和實(shí)際供電線路的正序容抗和電容電流大小，適當(dāng)調(diào)整縱差電流保護(hù)啟動(dòng)門檻值，以防縱差保護(hù)誤動(dòng)，鄭州地鐵五號線采用此法。

（2）對電容電流進(jìn)行補(bǔ)償?？梢酝ㄟ^改變供電線路電纜的長度、截面大小以此調(diào)節(jié)電感量來對電容電流進(jìn)行補(bǔ)償，此法在等級為220kV及以上的供電線路中應(yīng)用廣泛。

4 結(jié)論

在鄭州地鐵五號線的京廣南路站和馮莊站的縱差保護(hù)調(diào)試過程中，我們先以縱差保護(hù)原理驗(yàn)證了施耐德的保護(hù)裝置原理的正確性，再加入實(shí)際量驗(yàn)證了保護(hù)裝置的靈敏性和可靠性，一切以試驗(yàn)數(shù)據(jù)說話，從而保證了鄭州地鐵五號線的順利送電開通。