姚國林 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司杭州供電段

1 設(shè)備概況

AT供電方式牽引變電所采取四臺單相主變，高壓側(cè)引入兩路110 kV（220 kV）電壓，高壓側(cè)一路AB、BC兩相分別供1B、3B單項(xiàng)主變，另一路AB、BC兩相分別供2B、4B單項(xiàng)主變，兩路電源采用備自投方式互為備供，當(dāng)一路電源失壓或設(shè)備故障，另一路自動投入。兩臺單相主變低壓側(cè)T線、F線分別引入27.5 kV高壓柜上、下行進(jìn)線，經(jīng)配電供接觸網(wǎng)27.5 kV電壓電源給電力機(jī)車提供動力。

主變低壓低壓過電流保護(hù)是牽引主變保護(hù)后備保護(hù)，動作電壓按躲過主變壓器最低運(yùn)行電壓整定Udz=Umin/kknPT。

式中：

Umin--低電壓側(cè)最低運(yùn)行電壓，單位為伏特（V）。

KK--可靠系數(shù)，取1.2.

nPT--電壓互感器變比。

低電壓側(cè)動作電流：按躲過低壓側(cè)額定電流整定，見公式，AT供電方式低壓側(cè)取T、F和（相量差），各相動作電流應(yīng)分別計算。

式中：

Kk.l--低壓側(cè)可靠系數(shù)，取1.2～1.5。

Ie.l--低壓側(cè)額定電流，單位安培（A）。

nCT.l--低壓側(cè)電流互感器變比。

2 第一次動作情況及原因分析

2.1 動作情況

4月30日牽引變電所1#主變低壓側(cè)過流出口201斷路器保護(hù)跳閘，低壓側(cè)電壓T線73.67 V，低壓側(cè)電壓F線74.49 V，本主變低壓側(cè)電流1.96 A，另一主變低壓側(cè)電流0.060 A，低壓側(cè)電壓74.08 V，出口時間700 ms。造成六路饋線同時停電，影響列車運(yùn)行。

2.2 保護(hù)動作情況分析

牽引變電所1#主變低壓側(cè)過流保護(hù)裝置定值：電流互感器變比2500/1，低壓側(cè)過流電流0.92 A，低壓側(cè)過流時間700 ms，低壓側(cè)過流閉鎖電壓 75 V。4月 30日 16：37：31：524ms，1#主變低壓側(cè)過流出口201斷路器保護(hù)跳閘，跳閘時低壓側(cè)過電流1.96 A＞Iset:0.92 A，跳閘時低壓側(cè)閉鎖電壓74.08 V＜Uste:75 V，保護(hù)正常動作。

2.3 保護(hù)動作原因分析

主變低壓側(cè)高壓柜進(jìn)線201進(jìn)線柜供六路上下行接觸網(wǎng)線路，201斷路器主變低壓側(cè)低壓過流保護(hù)跳閘，其供電六路饋線均未跳閘，查看現(xiàn)場后臺和饋線本體裝置的信息，無饋線保護(hù)啟動事件，通過六條饋線 211、212、215、216、217、218電流負(fù)荷曲線分析，在跳閘時六條饋線電流相加為4 800 A左右（見圖1）與201斷路器保護(hù)跳閘電流1.96 A×2 500＝4900 A接近。

圖1 六條饋線電流負(fù)荷曲線圖

1＃主變201斷路器過流保護(hù)跳閘動作時電壓為74.08 V，低于低電壓閉鎖過流定值75 V。在跳閘發(fā)生前，隨著1#主變負(fù)荷不斷增大，低壓側(cè)電壓下降（見圖2）。

由圖2可以看出六個饋線負(fù)荷電流同時疊加到主變低壓側(cè)電流達(dá)到4 900 A時，按跳閘時低壓側(cè)電壓74.08 V（即74.08×275/1000=20.372 kV）計算，1#主變負(fù)荷為20.372 kV×4.9 kA=99.82 MVA，1#主變額定容量為40 MVA，故而導(dǎo)致主變低壓側(cè)輸出電壓下降至低壓過流定值電壓以下，跳閘時低壓側(cè)閉鎖電壓74.08 V＜Uste:75 V，201DL斷路器保護(hù)正常動作引起跳閘。

圖2 主變低壓側(cè)電流、電壓曲線圖

3 第二次動作情況及原因分析

3.1 動作情況

5月22日牽引所設(shè)備整治，牽引所上行方向采取越區(qū)供電，1B供201斷路器供停用，下行方向正常供電，3B經(jīng)203斷路器正常供電，14：36：02：912ms3號主變后備保護(hù)裝置低壓側(cè)b相過流出口203斷路器跳閘，低壓側(cè)Ua為50.89 kV，低壓側(cè)Ub為0.00 kV，低壓側(cè)Uab為50.89 kV，低壓側(cè)Ia為2.25 A，低壓側(cè)Ib為2305.19 A，出口時間700 ms。造成兩路饋線同時停電，影響列車運(yùn)行。

3.2 保護(hù)動作情況分析

3#主變低壓側(cè)過流保護(hù)裝置定值：電流互感器變比2500/1，低壓側(cè)過流電流0.92 A，低壓側(cè)過流時間700 ms，低壓側(cè)過流閉鎖電壓132 V。5月22日14時36分02秒912毫秒，低壓側(cè)b相過流動作203斷路器跳閘，跳閘時低壓側(cè)電流Ib為0.922 A（一次2305.19 A折算至二次）＞Iset:0.92 A，跳閘時低壓側(cè)閉鎖電壓Ub為0 V＜Uste:132 V，保護(hù)正常動作，實(shí)際運(yùn)行Ub為0 V不正常。

3.3 保護(hù)動作原因分析

根據(jù)主變低壓側(cè)低壓啟動過流保護(hù)邏輯框圖見圖3。

圖3 主變低壓側(cè)低壓啟動過流保護(hù)邏輯框圖

正確的邏輯對應(yīng)關(guān)系是201斷路器a相對應(yīng)Uα、Iα，203斷路器b相對應(yīng)Uβ、Iβ。而越區(qū)時203斷路器b相運(yùn)行，201斷路器a相退出，經(jīng)現(xiàn)場對后備保護(hù)裝置內(nèi)部實(shí)際接線核對，對應(yīng)關(guān)系是201斷路器a相對應(yīng)Uβ、Iα，203斷路器b相對應(yīng)Uα、Iβ。當(dāng)時兩條饋線均有動車運(yùn)行，兩路饋線電流、電壓都不滿足饋線阻抗和過流跳閘，兩路饋出單元負(fù)荷電流同時疊加后電流達(dá)到主變低電壓過流出口定值，即203DL保護(hù)采的電流Iβ(13LH)超過整定值，對應(yīng)的裝置內(nèi)部對應(yīng)的電壓Uβ為0 V，無低電壓閉鎖，主變低壓側(cè)過流電流保護(hù)電流值達(dá)到定值203斷路器過流保護(hù)跳閘。

4 存在問題

通過以上兩起牽引所主變低電壓過電流動作分析，可知主變低電壓過電流保護(hù)定值設(shè)置及保護(hù)裝置存在以下問題。

（1）主變低壓側(cè)過電流保護(hù)與饋線低壓過電流保護(hù)整定原則不同造成主變低壓側(cè)過電流保護(hù)動作。主變低電壓側(cè)動作電流按躲過低壓側(cè)額定電流整定，饋線動作電流按躲過饋線最大負(fù)荷電流并保證末端故障有足夠靈敏度整定，隨著機(jī)車密度的增加，牽引所各饋線負(fù)荷疊加到主變低壓側(cè)，易造成各饋線電流疊加值超主變低壓過電流保護(hù)定值。另一方面從管內(nèi)各線牽引所主變低壓過電流保護(hù)電壓定值調(diào)查發(fā)現(xiàn)，五條運(yùn)行線路主變低壓側(cè)與饋線過電流啟動電壓值壓差值分別是：14 V、0 V、0 V、5 V、7 V，大多數(shù)牽引所主變低壓側(cè)與饋線啟動電壓值差距不大，造成牽引所各饋線負(fù)荷疊加達(dá)到主變低壓側(cè)電流整定值，主變低壓側(cè)過電流保護(hù)動作，而各饋線由于電流保護(hù)整定未達(dá)到而未動作，低壓過電流保護(hù)啟動電壓值設(shè)置不合理，級差不明顯，易造成越級跳閘。

（2）主變后備保護(hù)裝置主變低壓側(cè)過電流保護(hù)電流、電壓接線不正確，a相對應(yīng) Uα、Iα，b 相對應(yīng) Uβ、Iβ，主變后備保護(hù)裝置只采量，未判別電流、電壓采樣的正確性，在現(xiàn)場實(shí)際試驗(yàn)過程中應(yīng)該能及時發(fā)現(xiàn)問題存在，但是實(shí)際試驗(yàn)只對主變低壓側(cè)電流互感器進(jìn)行加流不加電壓量來做主變低壓側(cè)過電流保護(hù)動作試驗(yàn)，既未通過低電壓閉鎖關(guān)系來做主變低壓側(cè)低壓過流保護(hù)跳閘試驗(yàn)，導(dǎo)致牽引變電所主變低壓側(cè)電流、電壓采樣不正確沒有及時發(fā)現(xiàn)。

5 改進(jìn)措施

針對主變低壓側(cè)過電流保護(hù)存在問題，結(jié)合實(shí)際，應(yīng)采取以下措施：

（1）隨著機(jī)車密度的增加，合理配置饋線保護(hù)和主變后備保護(hù)定值，根據(jù)實(shí)際負(fù)荷情況，特別是樞紐地區(qū)多路饋線的牽引變電所，對主變低壓側(cè)低電壓過流動作保護(hù)電流值、電壓值進(jìn)行合理配置。在考慮主變?nèi)萘壳闆r下適當(dāng)提高過電流定值，主變低壓側(cè)過電流啟動電壓定值與饋線低壓側(cè)過電流啟動電壓定值適當(dāng)拉開差距，在低壓過電流保護(hù)定值中啟動電壓定值設(shè)置饋線過電流啟動電壓定值比主變低壓側(cè)過電流啟動電壓定值高10 V左右，確保單饋線過電流動作，減少主變低壓側(cè)過電流動作頻次，防止因主變低壓側(cè)過電流動作造成多路饋線停電，干擾鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)。

（2）在后備保護(hù)背部接線端子上，電壓a相Uα和b相Uβ，電流a相Iα和b相Iβ端子位置較近，在相鄰端子上（見圖4）接線不注意極易接錯，所以必須掌握每個模擬量點(diǎn)對應(yīng)關(guān)系及裝置邏輯關(guān)系，確保接線正確性。

圖4 后備保護(hù)裝置背板圖

從主變后備保護(hù)裝置軟件上進(jìn)行優(yōu)化，對引入保護(hù)裝置a相 Uα、Iα 和 b相 Uβ、Iβ 電壓、電流保護(hù)量進(jìn)行檢測，判別電壓、電流相位、頻率相同性，在監(jiān)控系統(tǒng)一次主界面上顯示a相 Uα、Iα 和 b相 Uβ、Iβ 電壓、電流量相角，對電流、電壓量進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，防止因接線錯誤引起主變低壓側(cè)低壓過電流保護(hù)無動作。

（3）梳理牽引變電所試驗(yàn)情況，通過掌握保護(hù)動作邏輯關(guān)系，用正確試驗(yàn)方法來試驗(yàn)判斷設(shè)備實(shí)際運(yùn)行中的保護(hù)動作跳閘邏輯關(guān)系，在低壓過電流保護(hù)試驗(yàn)中接必須加電壓量和電流量，電壓量加運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)值后慢慢加升電流量，電流量達(dá)到定值后，確認(rèn)斷路器保護(hù)不跳閘，慢慢降低電壓量，達(dá)到電壓量定值，斷路器跳閘，試驗(yàn)正確完成。不得簡化試驗(yàn)方法，不加電壓量，只加電流量到電流保護(hù)定值跳斷路器，造成接線錯誤試驗(yàn)作業(yè)不被發(fā)現(xiàn)。做好試驗(yàn)結(jié)果的檢查驗(yàn)證，對試驗(yàn)的數(shù)據(jù)與試驗(yàn)的報文比對分析，及時發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)存在問題，落實(shí)整改，提高試驗(yàn)質(zhì)量。

6 結(jié)論

通過上述分析表明，主變低壓側(cè)低壓過電流保護(hù)動作，造成多條饋線同時停電，嚴(yán)重干擾鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)，然而根據(jù)以上兩起主變低壓側(cè)低壓過電流保護(hù)動作的原因分析，我們發(fā)現(xiàn)從合理整定定值、改進(jìn)保護(hù)裝置軟件、標(biāo)準(zhǔn)化試驗(yàn)方面入手，可以有效改進(jìn)主變低壓側(cè)低壓過電流保護(hù)跳閘的頻次，大大提高設(shè)備安全運(yùn)行的可靠性。