袁園

摘要：鐵路電力系統(tǒng)中，自閉線路一般用于供給行車信號(hào)等一級(jí)負(fù)荷用電，必須確保安全可靠。在鎮(zhèn)江變配電所一起進(jìn)線電源失壓故障中，鎮(zhèn)江變配電所自閉線斷路器失壓動(dòng)作尚未出口跳閘，南京西變配電所備用電源就已經(jīng)投入，導(dǎo)致本所自閉線斷路器失壓保護(hù)返回而未跳閘，鄰所通過該自閉線將電反送到本所母線上并向其他站場(chǎng)饋出柜送電。

關(guān)鍵字：變配電所 反送電 失壓保護(hù) 自閉線路 鐵路 電力系統(tǒng)

1.案例分析

1.1正常運(yùn)行方式

1.1.1京滬線寧鎮(zhèn)自閉間一次系統(tǒng)圖簡(jiǎn)圖

1.1.2正常運(yùn)行方式

鎮(zhèn)江變配電所：兩路35kV電源同時(shí)受電。1#電源經(jīng)主變一變壓后向10kV母線設(shè)備供電;2#電源經(jīng)主變二變壓后向10kV母線設(shè)備供電;正常情況下10kV母線分段運(yùn)行，母聯(lián)柜斷路器備自投退出。

南京西變配電所：兩路35kV電源同時(shí)受電。1#電源經(jīng)主變一變壓后向10kV母線設(shè)備供電;2#電源經(jīng)主變二變壓后向10kV母線設(shè)備供電;正常情況下10kV母線分段運(yùn)行，母聯(lián)柜斷路器備自投退出。

自閉線運(yùn)行方式：南京西←鎮(zhèn)江←常州←無錫（杭州段）

貫通線運(yùn)行方式：南京西→鎮(zhèn)江→常州→無錫（杭州段）

1.2過程描述

20XX年XX月XX日21：50，供電公司的鐵路專用柜發(fā)生跳閘，導(dǎo)致鎮(zhèn)江變配電所一路外部電源進(jìn)線（2#電源金山354線）停電。鎮(zhèn)江變配電所所內(nèi)電源二柜（302DL）、受電二柜（102DL）失壓跳閘，京滬寧自閉柜（122DL）、城際寧一貫柜（128DL）失壓保護(hù)啟動(dòng)但未跳閘。京滬線南京西變配電所所內(nèi)京滬鎮(zhèn)自閉柜（124DL）備自投成功，將電反送至鎮(zhèn)江變配電所10kV Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ段母線。

1.3原因分析

1.3.1保護(hù)投入與定值設(shè)定情況

鎮(zhèn)江變配電所與南京變配電所之間電力自閉線正常情況下由鎮(zhèn)江所主供、南京西所備供。鎮(zhèn)江所作為主供所，投入的保護(hù)有電流保護(hù)、失壓保護(hù)、重合閘保護(hù)等，南京西所作為備供所，保護(hù)有電流保護(hù)、失壓保護(hù)、備自投保護(hù)等。兩所相關(guān)電源柜、受電柜、自閉貫通柜的保護(hù)投入與定值設(shè)定情況詳見下面表1（僅列出與此次故障跳閘相關(guān)的保護(hù)定值情況）。

1.3.2當(dāng)日保護(hù)實(shí)際動(dòng)作情況

調(diào)取鎮(zhèn)江變配電所所內(nèi)當(dāng)日故障報(bào)文，整理出相關(guān)開關(guān)的失壓保護(hù)動(dòng)作順序，詳見下面表2。

調(diào)取南京西變配電所所內(nèi)當(dāng)日故障報(bào)文得知，故障當(dāng)日21：40：18 907ms，南京西變配電所京滬鎮(zhèn)自閉（124DL）備自投動(dòng)作。

下圖為當(dāng)日故障錄波。

1.3.3保護(hù)動(dòng)作情況分析

理論上，電源進(jìn)線一旦失壓，變配電所所內(nèi)所有投入失壓保護(hù)的開關(guān)柜應(yīng)同時(shí)跳閘，自閉線上的備供所在檢測(cè)到線路無壓而本所相關(guān)母線有壓后應(yīng)立即啟動(dòng)備自投保護(hù)，保證自閉線上各設(shè)備的正常供電。【1】

而從此次故障上來看，在鎮(zhèn)江變配電所電源進(jìn)線失電后，電源柜、受電柜、自閉柜失壓保護(hù)和南京西變配電所自閉柜備自投保護(hù)的動(dòng)作順序依次是：電源二302DL保護(hù)啟動(dòng)→受電二102DL保護(hù)啟動(dòng)→受電二102DL保護(hù)動(dòng)作→電源二302DL保護(hù)動(dòng)作→京滬寧自閉122DL保護(hù)啟動(dòng)→南京西變配電所京滬鎮(zhèn)自閉124DL備自投動(dòng)作→受電二102DL保護(hù)返回→電源二302DL保護(hù)返回→京滬寧自閉122DL保護(hù)返回。

在鎮(zhèn)江變配電所京滬寧自閉122DL保護(hù)啟動(dòng)后129ms，南京西變配電所京滬鎮(zhèn)自閉124DL備自投動(dòng)作，將電反送至鎮(zhèn)江變配電所京滬寧自閉22#柜、Ⅳ段母線等設(shè)備，導(dǎo)致鎮(zhèn)江變配電所京滬寧自閉122DL失壓保護(hù)返回，于是未跳閘。

1.3.4故障原因初步分析

根據(jù)上述技術(shù)圖紙資料、運(yùn)行方式情況、當(dāng)日保護(hù)動(dòng)作過程可知，此次失壓未跳閘事件的特點(diǎn)在于：各部位保護(hù)啟動(dòng)時(shí)間不一致，鎮(zhèn)江變配電所電源柜、受電柜、自閉柜的失壓保護(hù)依次啟動(dòng)，時(shí)差為200ms左右。南京西變配電所備自投動(dòng)作時(shí)間甚至早于本所自閉柜保護(hù)啟動(dòng)時(shí)間。

首先分析為何各個(gè)保護(hù)非同時(shí)啟動(dòng)，經(jīng)查看鎮(zhèn)江變配電所電源柜、受電柜、自閉柜的故障錄波可以發(fā)現(xiàn)，進(jìn)線電壓并非瞬間完全失壓，而是逐漸降低的過程。在此過程中，由于變壓器相當(dāng)于一個(gè)大電感，電源電壓降低引起勵(lì)磁電流降低，而繞組會(huì)感生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)阻礙勵(lì)磁電流減小，使得變壓器二次側(cè)電壓降低相較一次側(cè)要慢。而在鎮(zhèn)江變配電所的主接線中，電源二經(jīng)過主變到達(dá)受電二，受電二經(jīng)過調(diào)壓變到達(dá)自閉柜。因此由于變壓器的電感效應(yīng)，三者高壓側(cè)電壓依次降低，而非同步降低，導(dǎo)致保護(hù)啟動(dòng)時(shí)間不一致。

其次分析南京西變配電所備自投為何早于鎮(zhèn)江變配電所自閉柜的失壓?jiǎn)?dòng)并動(dòng)作。經(jīng)調(diào)查兩所相關(guān)壓互的接線方式，鎮(zhèn)江變配電所京滬自閉母互采用的是YY型接線，采集到的是母線相電壓，而南京西變配電所京滬鎮(zhèn)自閉線路側(cè)母互采用的是VV型接線，采集到的是線路側(cè)線電壓。鎮(zhèn)江變配電所京滬寧自閉低壓跳閘的判別條件是三相相電壓均低于定值（40V），南京西變配電所備自投動(dòng)作的判別條件是三個(gè)線電壓均低于定值（70V）。結(jié)合當(dāng)時(shí)的故障錄波可以得知，由于此次三相電壓并非同時(shí)減小，即先達(dá)到南京西變配電所備自投條件，所以造成了鎮(zhèn)江變配電所尚未低壓跳閘、南京西變配電所就備自投動(dòng)作了。也即此次非正常跳閘是三相電壓未同步降低造成的偶然事件。

1.4故障后果

此次故障由于寧鎮(zhèn)自閉反送電的緣故，南京西所Ⅱ段母線上容量為315kVA的自閉調(diào)壓變壓器直接供電給寧鎮(zhèn)自閉線上所有用電設(shè)備，以及鎮(zhèn)江東環(huán)、車站二、寧鎮(zhèn)一貫線上的所有用電設(shè)備。這種非正常運(yùn)行方式嚴(yán)重影響供電質(zhì)量，可能造成信號(hào)設(shè)備功能異常，造成鐵路交通事故的嚴(yán)重后果。對(duì)于供電設(shè)備來說，容易造成變壓器過負(fù)荷跳閘，甚至燒損變壓器、擴(kuò)大故障范圍?！?】

2.改進(jìn)措施

2.1改變壓互的接線方式

調(diào)整接線組別，比如將鎮(zhèn)江變配電所的自閉/貫通母互改為VV型接線，或者通過內(nèi)部計(jì)算將其調(diào)整判別母線線電壓，也能避免因電源并非三相同步失壓而造成低壓保護(hù)尚未動(dòng)作而鄰所已備自投成功的非正常運(yùn)行方式。

2.2增加電源失壓跳閘聯(lián)動(dòng)功能

在正常運(yùn)行情況下，不允許出現(xiàn)電源柜斷路器斷開，而受電柜、自閉柜斷路器閉合的情況，因?yàn)檫@種情況容易造成反送電擴(kuò)大事故范圍。因此可以將電源柜失壓保護(hù)出口的信號(hào)同時(shí)接給受電柜和自閉柜，要求受電柜和自閉柜無論是否檢測(cè)到失壓，都隨著電源柜一起跳閘，從而避免反送電的情況發(fā)生。這種方案僅對(duì)保護(hù)裝置接線做部分修改，相比前一種方案而言更加方便、可靠。

3.結(jié)束語

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，鎮(zhèn)江變配電所2015年至2018年期間共發(fā)生了16起因地方供電公司問題導(dǎo)致電源進(jìn)線失電的故障，僅出現(xiàn)1次自閉柜失壓未跳閘而鄰所備自投成功導(dǎo)致反送電的非正常運(yùn)行方式。本文從這一次偶然事件入手，簡(jiǎn)要探討了出現(xiàn)這種故障的原因，并提出兩點(diǎn)改進(jìn)建議，希望與讀者同行進(jìn)行進(jìn)一步的探討。

參考文獻(xiàn)：

【1】陳小川.鐵路供電繼電保護(hù)與自動(dòng)化.北京：中國(guó)鐵道出版社，2010.

【2】中國(guó)鐵路總公司.鐵路電力安全工作規(guī)程.北京：中國(guó)鐵道出版社，1998.