牽引網(wǎng)距離保護(hù)壓互斷線閉鎖整定分析

王亞妮

（廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東廣州510430）

鐵路供電技術(shù)

牽引網(wǎng)距離保護(hù)壓互斷線閉鎖整定分析

王亞妮

（廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東廣州510430）

針對(duì)接觸網(wǎng)不同運(yùn)行方式下的電壓互感器正常運(yùn)行和斷線兩種情況，對(duì)牽引網(wǎng)距離保護(hù)壓互斷線閉鎖整定計(jì)算進(jìn)行了分析和探討，并提出了整定建議。

牽引網(wǎng)；距離保護(hù)；壓互斷線閉鎖；整定

為克服壓互二次斷線造成距離保護(hù)誤跳閘，牽引網(wǎng)距離保護(hù)均設(shè)有壓互斷線閉鎖功能，壓互斷線閉鎖設(shè)有檢測(cè)電壓和檢測(cè)電流兩個(gè)獨(dú)立整定值，對(duì)距離保護(hù)實(shí)施動(dòng)態(tài)閉鎖，當(dāng)檢測(cè)到的電壓和電流均小于整定值時(shí)，距離保護(hù)將被閉鎖。由于對(duì)檢測(cè)電壓和電流的整定缺乏權(quán)威的整定計(jì)算方法和整定規(guī)范，實(shí)際運(yùn)行中發(fā)生過(guò)距離保護(hù)被錯(cuò)誤閉鎖的現(xiàn)象，造成饋線保護(hù)可靠性下降，嚴(yán)重影響供電安全。

1 距離保護(hù)壓互斷線閉鎖整定現(xiàn)狀

一般將檢測(cè)電壓整定在25～55 V之間。一方面，壓互斷線后存在感應(yīng)電壓，如果檢測(cè)電壓整定過(guò)低，不易檢測(cè)出壓互斷線；另一方面，壓互斷線閉鎖功能是根據(jù)檢測(cè)條件動(dòng)態(tài)閉鎖距離保護(hù)的，如檢測(cè)電壓整定過(guò)高，當(dāng)發(fā)生牽引網(wǎng)遠(yuǎn)端短路時(shí)，也可能造成距離保護(hù)被誤閉鎖而拒動(dòng)。早期檢測(cè)電壓整定值偏高，如整定為55 V，近年來(lái)，隨著饋線最大負(fù)荷電流不斷增大，出現(xiàn)了距離保護(hù)拒動(dòng)現(xiàn)象，檢測(cè)電壓整定值逐步降低，現(xiàn)在一般整定為30 V。壓互斷線后，距離保護(hù)相當(dāng)于過(guò)流保護(hù)，檢測(cè)電流一般按最大負(fù)荷電流的1.0～1.2倍整定，檢測(cè)電流過(guò)小，壓互斷線后易造成過(guò)負(fù)荷跳閘，檢測(cè)電流過(guò)大，則壓互斷線后距離保護(hù)不能作為主保護(hù)保護(hù)線路全長(zhǎng)，一旦此時(shí)發(fā)生末端短路故障，饋線保護(hù)有整體拒動(dòng)的可能。

2 距離保護(hù)壓互斷線閉鎖整定分析

怎樣才能對(duì)壓互斷線閉鎖設(shè)置合理的整定值，需分析壓互正常運(yùn)行及壓互斷線兩種情況，壓互正常運(yùn)行是常態(tài)，也是分析的重點(diǎn)，此時(shí)應(yīng)保證距離保護(hù)動(dòng)作區(qū)的完整性；壓互斷線是暫態(tài)，此時(shí)一般不考慮越區(qū)供電及越級(jí)跳閘等情況，主要是保證本保護(hù)區(qū)保護(hù)動(dòng)作的可靠性。

2.1 壓互斷線閉鎖距離保護(hù)特性示意圖

壓互正常運(yùn)行，故障點(diǎn)距變電所較近時(shí)，檢測(cè)電壓低于定值，但是短路電流較大超過(guò)檢測(cè)電流定值，不會(huì)閉鎖距離保護(hù)；故障點(diǎn)較遠(yuǎn)時(shí)，檢測(cè)電流低于定值，但27.5 k V母線電壓較高，檢測(cè)電壓高于定值，也不會(huì)閉鎖距離保護(hù)。當(dāng)故障點(diǎn)介于兩者之間時(shí)，若檢測(cè)電壓和檢測(cè)電流均小于整定值，距離保護(hù)將會(huì)被誤閉鎖。即壓互斷線閉鎖整定不當(dāng)時(shí)，距離保護(hù)中部阻抗動(dòng)作區(qū)會(huì)被壓互斷線錯(cuò)誤閉鎖，閉鎖區(qū)域的大小受系統(tǒng)，牽引網(wǎng)阻抗及接觸網(wǎng)運(yùn)行方式和壓互斷線閉鎖整定值的影響。壓互斷線閉鎖距離保護(hù)特性示意圖如圖1所示。

圖1 壓互斷線閉鎖距離保護(hù)特性示意圖

以采用四邊形阻抗特性的距離保護(hù)作為分析對(duì)象，圖1所示為距離保護(hù)Ⅱ段特性示意圖。圖中檢測(cè)電流邊界上方與檢測(cè)電壓邊界下方的陰影部分為距離保護(hù)被壓互斷線閉鎖的區(qū)域。檢測(cè)電流與系統(tǒng)、主變壓器和接觸網(wǎng)阻抗有關(guān)，系統(tǒng)、主變壓器阻抗基本為純電抗，相當(dāng)于在縱軸0點(diǎn)之下以某點(diǎn)為圓心畫(huà)圓得到檢測(cè)電流邊界。檢測(cè)電壓與檢測(cè)電流和接觸網(wǎng)阻抗有關(guān)，在靠近縱軸方向，檢測(cè)電壓偏小；在靠近橫軸方向，檢測(cè)電壓偏大，相當(dāng)于以縱軸0點(diǎn)以下高于檢測(cè)電流圓心之處為圓心，畫(huà)圓得到檢測(cè)電壓邊界。當(dāng)檢測(cè)電流、檢測(cè)電壓定值偏大時(shí)，距離保護(hù)被壓互斷線閉鎖的動(dòng)作區(qū)域呈條帶狀；當(dāng)檢測(cè)電流、檢測(cè)電壓定值略大時(shí)，距離保護(hù)被壓互斷線閉鎖的動(dòng)作區(qū)域呈缺口狀。當(dāng)檢測(cè)電流、檢測(cè)電壓定值整定合理時(shí)，檢測(cè)電流邊界在檢測(cè)電壓邊界的上方，壓互斷線不會(huì)動(dòng)態(tài)誤閉鎖距離保護(hù)，距離保護(hù)的動(dòng)作區(qū)域完整無(wú)缺。

2.2 單線區(qū)段壓互斷線整定值分析計(jì)算

單線區(qū)段假設(shè)牽引變電所采用V/V接線變壓器，系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式下運(yùn)行（此方式下壓互斷線易動(dòng)態(tài)誤閉鎖距離保護(hù)），接觸網(wǎng)按純電抗計(jì)算。壓互斷線閉鎖定值應(yīng)按以下步驟進(jìn)行整定計(jì)算。

（1）壓互正常運(yùn)行時(shí)，距離Ⅱ段保護(hù)應(yīng)能可靠保護(hù)越區(qū)供電線路全長(zhǎng)。

即接觸網(wǎng)電抗等于XI時(shí)，短路電流等于檢測(cè)電流，如果XI不大于線路全長(zhǎng)電抗時(shí)，則：

式中I為檢測(cè)電流一次值，A；Ifmax為最大負(fù)荷電流，A；Id為接觸網(wǎng)短路時(shí)，饋線保護(hù)測(cè)量的短路電流，A；Xc為電力系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下短路阻抗，Ω；Xb為主變壓器短路阻抗，Ω；XⅠ為單條接觸網(wǎng)自電抗，Ω；U為檢測(cè)電壓一次值，V；K為可靠系數(shù)，取1.1～1.2。

（2）壓互斷線時(shí)，檢測(cè)電流要小于本保護(hù)區(qū)末端最小短路電流，即：

式中Imin為本保護(hù)區(qū)末端最小短路電流，A。

2.3 復(fù)線區(qū)段壓互斷線整定值分析計(jì)算

復(fù)線區(qū)段上下行饋線并聯(lián)運(yùn)行情況下末端發(fā)生短路故障，變電所單條饋線測(cè)量的短路電流較小，當(dāng)分區(qū)所斷路器拒分時(shí)，變電所壓互斷線易動(dòng)態(tài)誤閉鎖距離保護(hù)，壓互斷線閉鎖定值應(yīng)按以下步驟進(jìn)行整定計(jì)算。

2.3.1 壓互正常運(yùn)行時(shí)，距離Ⅱ段保護(hù)應(yīng)能可靠保護(hù)環(huán)形及越區(qū)供電線路全長(zhǎng)

（1）當(dāng)檢測(cè)電流等于上下行饋線并聯(lián)運(yùn)行末端最小短路電流時(shí)

式中XZ為上下行饋線并聯(lián)運(yùn)行，兩條接觸網(wǎng)考慮互感后的并聯(lián)總電抗，Ω。

（2）當(dāng)檢測(cè)電流大于上下行饋線并聯(lián)運(yùn)行末端最小短路電流時(shí)

故障點(diǎn)向變電所靠近，設(shè)故障發(fā)生在上行，則檢測(cè)電流I等于上行短路電流I1，設(shè)下行短路電流為I2，饋線總短路電流為I12，有：

令檢測(cè)電流I＝I1，解方程可得變電所距故障點(diǎn)距離l，將l代入上式可得檢測(cè)電壓。

式中L為本保護(hù)區(qū)距離，km；l為變電所距故障點(diǎn)距離，km。

（3）當(dāng)檢測(cè)電流小于上下行饋線并聯(lián)運(yùn)行末端最小短路電流時(shí)

當(dāng)檢測(cè)電壓定值過(guò)低或最大負(fù)荷電流較小，使檢測(cè)電流小于上下行饋線并聯(lián)運(yùn)行末端最小短路電流時(shí)，應(yīng)按分區(qū)所并聯(lián)運(yùn)行情況下的越區(qū)供電方式進(jìn)行整定計(jì)算。

即被越區(qū)段接觸網(wǎng)電抗等于XI時(shí)，短路電流等于檢測(cè)電流，如果XI不大于被越區(qū)段線路全長(zhǎng)電抗時(shí)，則：

2.3.2 壓互斷線時(shí)，檢測(cè)電流要小于本保護(hù)區(qū)末端最小短路電流，即：

該電流為單條接觸網(wǎng)末端最小短路電流，因?yàn)閴夯嗑€時(shí)，可不考慮分區(qū)所斷路器拒動(dòng)。當(dāng)分區(qū)所斷路器跳閘后，單條接觸網(wǎng)末端最小短路電流能可靠使距離保護(hù)動(dòng)作跳閘即可。

綜上所述，在對(duì)壓互斷線閉鎖定值進(jìn)行分析計(jì)算時(shí)，應(yīng)先按檢測(cè)電流整定原則確定檢測(cè)電流，之后按檢測(cè)電流的大小及運(yùn)行方式計(jì)算檢測(cè)電壓整定值，當(dāng)檢測(cè)電流不滿足本保護(hù)區(qū)末端最小短路電流要求或檢測(cè)電壓低于25 V時(shí)，應(yīng)適當(dāng)減小檢測(cè)電流定值，必要時(shí)檢測(cè)電流可小于最大負(fù)荷電流，并重新計(jì)算檢測(cè)電壓定值。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)接觸網(wǎng)不同運(yùn)行方式下的電壓互感器正常運(yùn)行和斷線兩種情況，以變電所采用V/V接線變壓器為例，對(duì)距離保護(hù)壓互斷線閉鎖整定值進(jìn)行了分析計(jì)算，其他接線變壓器可參照進(jìn)行。此整定計(jì)算方法較為繁雜，按實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，壓互斷線閉鎖可按檢測(cè)電壓＝30 V，檢測(cè)電流＝（1.0～1.2）倍最大負(fù)荷電流進(jìn)行整定計(jì)算；負(fù)荷電流較大的區(qū)段，可采用本文方法進(jìn)行校驗(yàn)。

［1］ 曹建猷.電氣化鐵道供電系統(tǒng)［M］.成都：西南交大出版社，1988.

［2］ 交大許繼TA21型牽引變電所安全監(jiān)控與綜合自動(dòng)化系統(tǒng)說(shuō)明書(shū)［R］.WBH－892K饋線保護(hù)裝置.2000.

［3］ 國(guó)電南自WBZ－65A微機(jī)饋線保護(hù)測(cè)控裝置技術(shù)說(shuō)明書(shū)［R］.2004.

［4］ 天津凱發(fā)DK3531A電鐵饋線保護(hù)測(cè)控裝置技術(shù)說(shuō)明書(shū)［R］.2010.

Setting Analysis of Wirded-Break Blocking of PT of Network Distance Protection

WANG Yani
（Guangzhou Institute of Railway Technology，Guangzhou 510430 Guangdong，China）

According to two cases of the normal operation and break-in of voltage transformer under the different operating modes of catenary，this paper analyzes and discusses the setting calculation of wirded-break blocking of PT of network distance protection，and puts forward the setting suggestions.

traction network；distance protection；wirded-break blocking of PT；setting

U223

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.04.31

1008－7842（2014）04－0128－03

7—）女，副教授（

2013－12－14）