王松平 王林林

（中鐵電氣化鐵路運(yùn)營管理有限公司上海維管處合肥維管段，安徽 六安 237000）

電氣化鐵路牽引變電主變低電壓啟動(dòng)過電流的低電壓定值存在因不同線路、不同設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)、不同微機(jī)保護(hù)廠家裝置，資料移交時(shí)給出的定值大小不同，現(xiàn)上海鐵路局管內(nèi)幾條線路的定值書里此定值有76.19v、61v、83.12v、66v、69v 不一樣的數(shù)據(jù)，不深究容易茫然不知所措，同時(shí)不合適的定值在低電壓啟動(dòng)過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)會(huì)存在誤動(dòng)作現(xiàn)象，會(huì)干擾正常的電氣化鐵路運(yùn)行秩序，所以有必要對此定值的計(jì)算進(jìn)行梳理和探討，以便更好地指導(dǎo)生產(chǎn)。

變壓器繼電保護(hù)分為主保護(hù)和后備保護(hù)。主保護(hù)有差動(dòng)速斷和比率差動(dòng)保護(hù)，有的線路主保護(hù)還設(shè)有零序保護(hù)；后備保護(hù)有三相過電流、單相過電流、低壓啟動(dòng)過電流、過負(fù)荷、失壓、過電壓、油溫告警、跳閘等保護(hù)。

在這里主要探討的是主變低電壓啟動(dòng)過電流保護(hù)和不同線路關(guān)于此定值的不同計(jì)算方式，同時(shí)針對個(gè)別線路定值不妥進(jìn)行分析和提出建議。

低電壓啟動(dòng)過電流分為主變高壓側(cè)低電壓啟動(dòng)過電流保護(hù)和主變低壓側(cè)低電壓啟動(dòng)過電流保護(hù)，具體保護(hù)原理如下：

1 主變低電壓啟動(dòng)過電流保護(hù)

1.1 主變高壓側(cè)低電壓啟動(dòng)過電流保護(hù)原理

1.1.1 平衡變壓器三相低電壓啟動(dòng)過電流原理圖如圖1。

圖1 主變高壓側(cè)低電壓啟動(dòng)過電流保護(hù)

1.2 主變低壓側(cè)α、β 相低電壓啟動(dòng)過電流原理

1.2.1 平衡變壓器三相低電壓啟動(dòng)過電流原理圖如圖2。

圖2 中：

圖2 主變低壓側(cè)α、β 相低電壓啟動(dòng)過電流保護(hù)

Iα、Iβ為低壓側(cè)α、β 相電流；

IGLO為低壓側(cè)過流電流定值；

Uα、Uβ為α、β 相電壓值；

UDY為低電壓整定值。

1.2.2 原理說明

當(dāng)?shù)蛪簜?cè)α、β 相電壓值有一相低于其整定電壓值，且對應(yīng)相別的電流值超過整定電流值時(shí)，經(jīng)一定時(shí)限TGLO發(fā)出對應(yīng)斷路器跳閘命令和保護(hù)啟動(dòng)告警信號(hào)。

綜上所述，低電壓啟動(dòng)過電流低電壓定值UDY對數(shù)據(jù)判定分為主變高壓側(cè)和低壓側(cè)過流兩種：一、高壓側(cè)A 或B 或C 相過流時(shí)對低壓側(cè)Uα、Uβ、Uab 任一項(xiàng)的二次電壓取值判定；二、低壓側(cè)過流時(shí)，α 相判定Uα二次電壓值、β 相判定Uβ二次電壓值，不判定Uab 值。

（Uab 是α、β 相的線電壓，Uab 是裝置根據(jù)Uα、Uβ矢量和計(jì)算求得。正常運(yùn)行時(shí)Uα、Uβ相位角為60°，Uα、Uβ、Uab均為100V 左右。）

2 低電壓啟動(dòng)過電流低電壓定值UDY 的整定方式

引言里提到的不同線路給出了不同的低電壓啟動(dòng)過電流低電壓定值，比如浙贛線為76.19v、京滬線為61v、合寧線為83.12v、合武線為66v、鄭徐線為69v,這些數(shù)據(jù)表達(dá)的意思和想實(shí)現(xiàn)的保護(hù)功能都是一樣的，它的整定方式均為：UDY=Umin/Ny/ Kk/ Kf，但由于各條線路給出的最小運(yùn)行方式27.5kv 母線電壓不同，可靠系數(shù)、返回系數(shù)不同，造成了最后得出的定值不同，具體歸納如下：

2.1 浙贛線低電壓啟動(dòng)過電流低電壓定值UDY76.19v 計(jì)算方式為:

UDY= Umin/ Ny/ Kk/ Kf

UDY=22000/275/1.05/1≈76.19v。

Umin: 最小運(yùn)行方式27.5kv 母線電壓22000v

Ny:電壓互感器變比:275

Kk：可靠系數(shù):1.05；

Kf:返回系數(shù):1。

2.2 京滬線低電壓啟動(dòng)過電流低電壓定值UDY61v 計(jì)算方式為:

UDY= Umin/ Ny/ Kk/ Kf

UDY=24000/275/1.2/1.2≈61v

Umin: 最小運(yùn)行方式27.5kv 母線電壓24000v

Ny:電壓互感器變比:275

Kk：可靠系數(shù):1.2；

Kf:返回系數(shù):1.2。

2.3 合寧線低電壓啟動(dòng)過電流低電壓定值UDY83.12v 計(jì)算方式為:

UDY= Umin/ Ny/ Kk/ Kf

UDY=24000/275/1.05/1≈83.12v

Umin: 最小運(yùn)行方式27.5kv 母線電壓24000v

Ny:電壓互感器變比:275

Kk：可靠系數(shù):1.05；

Kf:返回系數(shù):1。

2.4 合武線低電壓啟動(dòng)過電流低電壓定值UDY66v 計(jì)算方式為:

UDY= Umin/ Ny/ Kk/ Kf

UDY=24000/275/1.05/1.25≈66v

Umin: 最小運(yùn)行方式27.5kv 母線電壓24000v

Ny:電壓互感器變比:275

Kk：可靠系數(shù):1.05；

Kf:返回系數(shù):1.25。

2.5 鄭徐線低電壓啟動(dòng)過電流低電壓定值UDY69v 計(jì)算方式為:

UDY= Umin/ Ny/ Kk/ Kf

UDY=24000/275/1.2/1.05≈69v

Umin: 最小運(yùn)行方式27.5kv 母線電壓24000v

Ny:電壓互感器變比:275

Kk：可靠系數(shù):1.2；

Kf:返回系數(shù):1.05

經(jīng)對比浙贛線（UDY：76.19V）和合寧線（UDY：83.12V）的低電壓定值偏高，如果該保護(hù)動(dòng)作，浙贛線的實(shí)時(shí)電壓低于20952.25v 開始動(dòng)作；合寧線的實(shí)時(shí)電壓低于22858v 開始動(dòng)作，會(huì)干擾正常的運(yùn)輸秩序。

3 分析低電壓啟動(dòng)過電流低電壓定值偏高，饋線保護(hù)不動(dòng)作而主變低壓啟動(dòng)過電流誤動(dòng)作現(xiàn)象

3.1 牽引變電所饋線保護(hù)一般由距離保護(hù)、電流速斷等組成。如果主變低電壓啟動(dòng)過電流的低壓定值設(shè)置不合理會(huì)造成饋線側(cè)阻抗保護(hù)不動(dòng)作，而主變側(cè)低壓啟動(dòng)過電流動(dòng)作，分析如下。

阻抗保護(hù)的動(dòng)作原理如圖3 所示。

圖3 饋線阻抗保護(hù)原理圖

圖3 中：

A-B 段為線路阻抗動(dòng)作邊界，與X 軸平行；

B-C 段為負(fù)荷阻抗動(dòng)作邊界，與X 軸的夾角為70°；

A-D 為負(fù)X 軸的動(dòng)作邊界，與X 軸的夾角為70°；

D-C 為負(fù)Y 軸的動(dòng)作邊界，與X 軸平行。

3.2 通過上面阻抗保護(hù)原理指引，找一個(gè)變電所進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證當(dāng)?shù)碗妷憾ㄖ翟O(shè)置偏高時(shí)，饋線保護(hù)正常不動(dòng)作，而主變低壓啟動(dòng)過電流保護(hù)誤動(dòng)作。

3.3 以衢州變電所為例

后溪街下行距離一段電阻R=9.16，電抗X=7.83，

由此得出最大動(dòng)作阻抗Z=15.76,

通過分析發(fā)現(xiàn)有一個(gè)饋線保護(hù)不啟動(dòng)而低壓啟動(dòng)過電流保護(hù)啟動(dòng)區(qū)域。假設(shè)線路電壓為低于低壓啟動(dòng)過電流低電壓定值20952.25v 的19250KV，I=888A。

衢州變電所電壓互感器變比為275:1，電流互感器主變低壓側(cè)為200:1，

饋線電流互感器變比為150:1，

通過計(jì)算得出：

3.3.1 此時(shí)線路阻抗為零界值，阻抗保護(hù)不啟動(dòng)；

3.3.2 線路電流速斷整定值6.01 也就是901.5A，電流速斷保護(hù)也不啟動(dòng)；

3.3.3 主變低壓側(cè)低電壓啟動(dòng)過電流啟動(dòng)。此時(shí)就會(huì)造成越級(jí)跳閘誤動(dòng)作現(xiàn)象。

3.4 實(shí)例說明

2008 年1 月24 日、2 月28 日衢州變電所2#主變高、低壓側(cè)102DL、202ADL、202BDL 同時(shí)跳閘，實(shí)例證明了主變低電壓啟動(dòng)過電流低電壓定值偏大造成誤動(dòng)作的存在。

3.4.1 故障電量，見表1。

表1

3.4.2 分析：此跳閘屬于主變高壓側(cè)A 相低電壓啟動(dòng)過電流保護(hù)動(dòng)作

3.4.2.1 從饋線電流負(fù)荷曲線分析，每一條饋線電流沒有超過各自電流速斷定值（一次值1200A），所以饋線斷路器沒有跳閘屬于正常，饋線過流保護(hù)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)不投。

3.4.2.2 此跳閘不屬于主變低壓側(cè)低壓啟動(dòng)過電流保護(hù)動(dòng)作動(dòng)作原理：

α 相過流跳開α 相斷路器。

啟動(dòng)條件：α 相電流、時(shí)間均大于α 相定值；α 相電壓低于低電壓定值。

β 相過流跳開β 相斷路器。

啟動(dòng)條件：β 相電流、時(shí)間均大于β 相定值；β 相電壓低于低電壓定值。

分析1 月24 日18：40、2 月28 日18：22 和19：14 三次跳閘數(shù)據(jù)如下：

β 相數(shù)據(jù)均沒有達(dá)到跳閘定值。

二次電流分別為：0.02A、0.013A、0.013，均小于電流定值2.73A；

二次電壓分別為：102.4V、103.1V、103.1V，均大于電壓定值76.19V。

所以β 相斷路器屬于正常不動(dòng)作。

α 相數(shù)據(jù)電流達(dá)到了跳閘定值，但電壓沒有低于跳閘電壓定值。

二次電流分別為：4.16A、3.799A、4.465A，均大于電流定值2.18A，達(dá)到跳閘電流條件；

二次電壓分別為：102.4V、103.1V、103.1V，均大于電壓定值76.19V，沒有達(dá)到跳閘電壓條件。

所以α 相斷路器屬于正常不動(dòng)作。

3.4.2.3 此跳閘屬于主變高壓側(cè)三相過流保護(hù)動(dòng)作中的其中A 相動(dòng)作，主變高、低壓側(cè)斷路器同時(shí)跳閘。

動(dòng)作原理：

高壓側(cè)A、B、C 三相任一相二次電流大于跳閘電流定值（2.18A）；

過流時(shí)間大于跳閘時(shí)間定值(0.7S)；

主變低壓側(cè)Ua、Ub、Uab 任一值低于低電壓定值UDY(76.19V)。

分析1 月24 日18：40、2 月28 日18：22 和19：14 三次跳閘數(shù)據(jù)如下：

二次電流分別為：4.08 A、3.734A、4.437A，均高于電流定值2.18A。

Uab 電壓分別為：72.4V、75.2V、72.07V，均低于低電壓定值76.19V。

所以三次跳閘均符合高壓側(cè)A 相低電壓啟動(dòng)過電流動(dòng)作條件，102DL、202ADL、202BDL 同時(shí)跳閘屬于保護(hù)正常動(dòng)作。

經(jīng)分析1 月24 日與2 月28 日兩天的三次跳閘信息基本一致，跳閘時(shí)間段也大致相同，認(rèn)定跳閘原因?yàn)棣?相（衢州站、后溪街-衢州區(qū)間區(qū)間上、下行）饋線電力機(jī)車車流量大、負(fù)荷大，保護(hù)裝置的低電壓定值偏高。在短時(shí)過負(fù)荷的情況下，主要是α、β 相的線電壓Uab 值低于低電壓定值UDY，引起保護(hù)動(dòng)作。

4 結(jié)論

在上述理論和實(shí)例的探討中，我們應(yīng)該認(rèn)識(shí)到保護(hù)定值關(guān)系到牽引供電設(shè)備故障切除的正確與失誤，尤其是對于主變低電壓啟動(dòng)過電流低電壓定值的統(tǒng)一應(yīng)從多方面完善，比如：計(jì)算公式的統(tǒng)一、最小運(yùn)行方式27.5kv 母線電壓的統(tǒng)一、可靠系數(shù)和返回系數(shù)的統(tǒng)一等問題。另應(yīng)對同一定值、不同設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)原理進(jìn)行分析學(xué)習(xí)，以便更好地指導(dǎo)生產(chǎn)、服務(wù)于生產(chǎn)。