鐵路交通樞紐區(qū)段繼電保護的配合

孫曉環(huán)++梁龍龍++王聯(lián)歡

摘要：隨著鐵路系統(tǒng)的屢次大提速，鐵路樞紐地區(qū)接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，所亭間保護配合問題日漸突出。文章簡要介紹了天津鐵路樞紐地區(qū)供電系統(tǒng)的運行方式，針對保護整定過程中遇到的諸多配合問題提出了相應(yīng)解決方案，為復(fù)雜的鐵路樞紐站場分場分束供電保護提供參考。

關(guān)鍵詞：鐵路供電；繼電保護；整定；距離保護；電流速斷；電流增量

中圖分類號：TM922文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）21-0141-03

天津樞紐處于京滬、京山、津秦等線路的交匯點，是京津冀地區(qū)鐵路樞紐區(qū)段，站場多、股道復(fù)雜，為確保供電的可靠性和停電檢修靈活性，在此區(qū)段設(shè)有變電所、開閉所以實現(xiàn)分場分束供電。文章首先分析了天津鐵路樞紐地區(qū)的特點，并從各所繼電保護方面進行研究，重點分析該樞紐各所饋線保護的配合關(guān)系影響因素，并提出解決問題的技術(shù)措施，為此類復(fù)雜站場繼電保護間的配合提供整定范例。

1京滬線天津鐵路樞紐地區(qū)供電系統(tǒng)運行方式特點

京滬線某地區(qū)站場多，共有四個中轉(zhuǎn)站、兩個機務(wù)段，還有出發(fā)場、到達場、調(diào)車線等十幾個站場，分別由甲變電所、乙分區(qū)兼開閉所、丙開閉所、丁分區(qū)兼開閉所、戊開閉所供電，供電示意圖如下：

圖1

通過該供電示意圖可以看出，該區(qū)段線路復(fù)雜，站場、股道繁多，變電所、開閉所層級關(guān)系復(fù)雜。繼電保護整定是否合理，是否能達到樞紐區(qū)段安全供電的最終目的，與電網(wǎng)運行方式密切相關(guān)。文章以天津南倉地區(qū)這一典型案例，對繼電保護方面進行分析研究，以得到最佳配合方案。

2保護的整定原則

京滬線天津鐵路樞紐地區(qū)各所保護配置主要有距離保護、電流速斷保護、過電流保護、電流增量保護。保護定值的配合包括定值的配合及動作時限的配合。

2.1距離保護

距離保護采用阻抗四邊形整定原則，一般配置Ⅰ段距離保護、Ⅱ段距離保護、Ⅲ段距離保護，阻抗特性如圖2，距離I段保護線路全長的85%，距離Ⅱ段保護本段線路全長及下一線路全長。

圖2

2.2電流速斷保護

電流速斷保護，作為阻抗四邊形后備保護，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生嚴重故障時，用以消除阻抗保護動作死區(qū)，整定原則為躲過線路末端最小短路電流。

2.3過電流保護

過電流保護，按躲過線路最大負荷電流整定。正常運行時，該保護不會動作，電網(wǎng)發(fā)生故障時，一般情況下故障電流比最大負荷電流大得多，所以過電流保護具有較高的靈敏性，因此，過電流保護不僅能保護線路全長，而且還能保護相鄰線路全長甚至更遠。

2.4電流增量保護

電流增量保護在電力電網(wǎng)運用不多，但在鐵路接觸網(wǎng)供電領(lǐng)域運用較廣，其主要有以下四個配置：電流增量保護電流定值、電流增量保護時間定值、增量保護電流閉鎖定值、增量保護諧波加權(quán)系數(shù)。整定原則是躲過機車啟動電流，用于線路上對高阻接地的保護。其中電流增量保護電流定值判據(jù)取故障前后兩時刻基波電流變化幅度；增量保護電流閉鎖定值按電流值總量達到設(shè)定的增量保護電流閉鎖定值整定。兩者的區(qū)別在于電流增量保護電流定值是變化速度值，增量保護電流閉鎖定值是保護門限值。

2.5時間級差

為了滿足繼電保護裝置的速動性和選擇性，繼電保護各層級間要設(shè)置一定的時間級差△t，時間級差為了躲過開關(guān)的跳閘時間、保護裝置時間原件的誤差、保護裝置的惰性誤差、裕度時間的影響。

3保護配合問題

天津鐵路樞紐地區(qū)站場、股道繁多，從而多級開閉所供電運行方式應(yīng)運而生，導(dǎo)致其保護定值配合問題突出。

3.1開閉所進線與饋線間保護配合問題

對于不同供電臂，饋線選取的保護略有不同，根據(jù)線路長短可設(shè)置Ⅰ段距離保護、Ⅱ段距離保護或不設(shè)置距離保護。例如乙開閉所主要向站場供電，各條供電臂長度普遍不超過4km，且一支供電臂上多于兩個股道，由于線路較短，阻抗較小，距離保護在1.2可靠系數(shù)下整定得出的保護范圍小靈敏性降低，故不對此類饋線設(shè)置距離保護。通常Ⅰ段距離保護動作時限為0.1s、Ⅱ段距離保護動作時限為0.4s。另外還設(shè)置電流速斷保護作為饋線距離保護的后備保護，設(shè)置過電流保護在過負荷情況下延時切斷過負荷區(qū)段、電流增量保護對高阻接地故障有效保護。

開閉所進線作為該所饋線近后備保護，在保證可靠性的前提下起到對母線設(shè)備的保護。進線一般不超過1km，出于同樣的原因，開閉所進線不設(shè)置距離保護、速斷保護和電流增量保護，由過電流保護作為母線的主保護及饋線的后備保護。

3.2變電所饋線直供開閉所情況下保護的配合

圖3圖4圖5

以圖3甲變電所+乙分區(qū)所較簡單的層級配合分析，甲變電所8#、9#饋線即為乙分區(qū)所的進線，且僅為乙分區(qū)所進線，不帶接觸網(wǎng)。變電所饋線和分區(qū)所饋線設(shè)置距離保護、速斷保護、過電流保護、電流增量保護。時限配合方面，共有變電所饋線、分區(qū)所進線、開閉所饋線3層級差。開閉所進線只設(shè)置了過電流保護，需要占用一層級差，共3層，根據(jù)DL/T 584-2002標準的規(guī)定，時間級差△t最少應(yīng)為0.3s，變電所饋線過電流保護時間將達到0.9s，不符合GB/T 14285-2006標準規(guī)定的過電流保護時限不大于0.5～0.7s的要求。縮短時間級差是非常必要的，也是可行的。天津鐵路樞紐地區(qū)各所均采用高性能32位微處理器和高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)構(gòu)成的完善的饋線保護測量和控制一體化裝置，動作時間誤差1s以下≤±15ms，1s以上≤±1.5%，由此可知縮短動作時間可以滿足誤差要求，實際整定過程中，對2s以下的保護，可采用0.2～0.3s的級差，據(jù)此，將時間級差△t設(shè)定為0.2s。甲變電所和乙分區(qū)所在實際運行經(jīng)驗表明，還沒有因為動作時間級差較小導(dǎo)致越級動作的情況出現(xiàn)。其他保護只有兩級級差能滿足要求。

3.3開閉所從變電所饋出的接觸網(wǎng)上梯接情況下保護的配合

以圖4甲變電所+丁開閉所較復(fù)雜的層級配合分析，甲變電所4#、6#饋線向北京方向接觸網(wǎng)供電，供電區(qū)段總長度13.8km，在6.7km處梯接出丁開閉所，丁開閉所饋線最長距離為2.1km。從距離上分析，丁開閉所全部供電范圍都在甲變電所饋線長度85%范圍內(nèi)，由此導(dǎo)致丁開閉所在甲變電所距離Ⅰ段保護范圍內(nèi)，當(dāng)丁開閉所饋出線路上有短路故障，甲變電所4#、6#的距離Ⅰ段保護會越級跳閘，影響甲變電所向接觸網(wǎng)供電的可靠性；同時甲變電所4#（假定為丁開閉所主用進線）饋線上有故障，引起跳閘，將會使丁開閉所進線失壓，導(dǎo)致開閉所全所停電。此問題可以通過時限配合及對丁開閉所進線保護設(shè)置，將影響范圍降至最低。

甲變電所饋線出現(xiàn)越級跳閘，失去選擇性。解決的方法為：在丁開閉所饋線上設(shè)置電流速斷保護，時限與甲變電所饋線距離Ⅰ段保護啟動時間同為0.1s，并在丁開閉所饋線保護中設(shè)置重合閘前加速，以及時切除故障線路，當(dāng)線路上為永久性故障時，丁開閉所饋線不能重合成功，滿足了選擇性。

當(dāng)甲變電所向丁開閉所供電的線路（假定為4#饋線）上有故障，甲變電所4#饋線跳閘，如果線路上是可立即消除的故障，丁開閉所可以不跳閘或倒備用，解決的方法為：設(shè)定丁開閉所失壓保護啟動時間為3s，比甲變電所饋線重合時間延長1s，即甲變電所饋線重合成功后，丁開閉所失壓保護將不動作；若甲變電所4#饋線重合失敗，丁開閉所進線啟動備自投功能，用6#饋線為丁開閉所供電。

備自投判據(jù)為本側(cè)進線壓互失壓，對側(cè)進線壓互有壓；低電壓保護判據(jù)為PT二次無壓，進線無流，開口無電壓，以剔除PT斷線的干擾。

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3.4開閉所饋線上梯接出第二級開閉所情況下保護的配合

以圖5甲變電所+丙開閉所+戊開閉所最復(fù)雜的層級配合分析，該案例的解決重點是逐級保護間的配合，防止越級跳閘以及消除死區(qū)。

該情況下所亭層級多，保護的時間配置上為滿足選擇性而犧牲了速動性。如過電流保護，共5級時差，設(shè)定過電流保護級差△t為0.2s，在甲變電所2#、7#饋線上過電流保護時間定值達到1s。實際運行經(jīng)驗表明，各級保護在過負荷情況下能夠可靠動作，還沒有因為動作時間級差較小以及保護時間定值過大而導(dǎo)致越級動作和燒傷設(shè)備情況出現(xiàn)。

通過距離保護分級對設(shè)備予以保護，消除保護死區(qū)。在甲變電所2#、7#、丙開閉所4#、5#、戊開閉所饋線上分別設(shè)置不同段數(shù)的距離保護，如在甲變電所2#、7#饋線上設(shè)置距離Ⅰ段、距離Ⅱ段、距離Ⅲ段，距離Ⅰ段電阻、電抗值按甲變電所饋線長度85%整定，時間0.1s；距離Ⅱ段電阻、電抗值按變電所2#、7#饋線出口到丙開閉所進線梯接點+丙開閉所4#、5#饋線全長整定，時間0.4s；距離Ⅲ段電阻、電抗值從變電所2#、7#饋線出口到戊開閉所饋線末端全長整定，時間0.7s。同樣的，丙開閉所4#、5#饋線設(shè)置兩段距離保護；戊開閉所設(shè)置一段距離保護。通過分級距離保護的設(shè)置，由上一級饋線為下一級饋線提供遠后備保護，同時作為主保護，靈敏性和選擇性均能滿足運行要求。

4結(jié)論

對多層級所亭間繼電保護配置、整定的問題及措施進行了分析，并通過各種不同復(fù)雜情況下繼電保護整定的范例對問題進行解決。

參考文獻

[1]3kV～110kV電網(wǎng)繼電保護裝置運行整定規(guī)程（DL/T 584-2007）[S]．北京：中國電力出版社，2008.

[2]繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程（GB/T 14285-2006）[S]．北京：中國標準出版社，2006.

[3]常鳳然，周紀錄．縮短繼電保護時間級差的分析

[J]．河北電力技術(shù)，1998，17（4）．

[4]易亞文，易娜．復(fù)雜廠用電系統(tǒng)繼電保護定值配合

[J]．水電自動化與大壩監(jiān)測，2009，33（4）．

作者簡介：孫曉環(huán)（1984－），女，河北石家莊人，中鐵電氣化局集團有限公司運營維護管理公司北京維管段助理工程師，研究方向：鐵路供電繼電保護；梁龍龍（1988-），男，河北井陘人，中鐵電氣化局集團有限公司運營維護管理公司北京維管段中級工程師，研究方向：鐵路接觸網(wǎng)供電；王聯(lián)歡（1984-），男，河北清河人，中鐵電氣化局集團有限公司運營維護管理公司北京維管段助理工程師，研究方向：鐵路供電繼電保護。

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3.4開閉所饋線上梯接出第二級開閉所情況下保護的配合

以圖5甲變電所+丙開閉所+戊開閉所最復(fù)雜的層級配合分析，該案例的解決重點是逐級保護間的配合，防止越級跳閘以及消除死區(qū)。

該情況下所亭層級多，保護的時間配置上為滿足選擇性而犧牲了速動性。如過電流保護，共5級時差，設(shè)定過電流保護級差△t為0.2s，在甲變電所2#、7#饋線上過電流保護時間定值達到1s。實際運行經(jīng)驗表明，各級保護在過負荷情況下能夠可靠動作，還沒有因為動作時間級差較小以及保護時間定值過大而導(dǎo)致越級動作和燒傷設(shè)備情況出現(xiàn)。

通過距離保護分級對設(shè)備予以保護，消除保護死區(qū)。在甲變電所2#、7#、丙開閉所4#、5#、戊開閉所饋線上分別設(shè)置不同段數(shù)的距離保護，如在甲變電所2#、7#饋線上設(shè)置距離Ⅰ段、距離Ⅱ段、距離Ⅲ段，距離Ⅰ段電阻、電抗值按甲變電所饋線長度85%整定，時間0.1s；距離Ⅱ段電阻、電抗值按變電所2#、7#饋線出口到丙開閉所進線梯接點+丙開閉所4#、5#饋線全長整定，時間0.4s；距離Ⅲ段電阻、電抗值從變電所2#、7#饋線出口到戊開閉所饋線末端全長整定，時間0.7s。同樣的，丙開閉所4#、5#饋線設(shè)置兩段距離保護；戊開閉所設(shè)置一段距離保護。通過分級距離保護的設(shè)置，由上一級饋線為下一級饋線提供遠后備保護，同時作為主保護，靈敏性和選擇性均能滿足運行要求。

4結(jié)論

對多層級所亭間繼電保護配置、整定的問題及措施進行了分析，并通過各種不同復(fù)雜情況下繼電保護整定的范例對問題進行解決。

參考文獻

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[4]易亞文，易娜．復(fù)雜廠用電系統(tǒng)繼電保護定值配合

[J]．水電自動化與大壩監(jiān)測，2009，33（4）．

作者簡介：孫曉環(huán)（1984－），女，河北石家莊人，中鐵電氣化局集團有限公司運營維護管理公司北京維管段助理工程師，研究方向：鐵路供電繼電保護；梁龍龍（1988-），男，河北井陘人，中鐵電氣化局集團有限公司運營維護管理公司北京維管段中級工程師，研究方向：鐵路接觸網(wǎng)供電；王聯(lián)歡（1984-），男，河北清河人，中鐵電氣化局集團有限公司運營維護管理公司北京維管段助理工程師，研究方向：鐵路供電繼電保護。

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3.4開閉所饋線上梯接出第二級開閉所情況下保護的配合

以圖5甲變電所+丙開閉所+戊開閉所最復(fù)雜的層級配合分析，該案例的解決重點是逐級保護間的配合，防止越級跳閘以及消除死區(qū)。

該情況下所亭層級多，保護的時間配置上為滿足選擇性而犧牲了速動性。如過電流保護，共5級時差，設(shè)定過電流保護級差△t為0.2s，在甲變電所2#、7#饋線上過電流保護時間定值達到1s。實際運行經(jīng)驗表明，各級保護在過負荷情況下能夠可靠動作，還沒有因為動作時間級差較小以及保護時間定值過大而導(dǎo)致越級動作和燒傷設(shè)備情況出現(xiàn)。

通過距離保護分級對設(shè)備予以保護，消除保護死區(qū)。在甲變電所2#、7#、丙開閉所4#、5#、戊開閉所饋線上分別設(shè)置不同段數(shù)的距離保護，如在甲變電所2#、7#饋線上設(shè)置距離Ⅰ段、距離Ⅱ段、距離Ⅲ段，距離Ⅰ段電阻、電抗值按甲變電所饋線長度85%整定，時間0.1s；距離Ⅱ段電阻、電抗值按變電所2#、7#饋線出口到丙開閉所進線梯接點+丙開閉所4#、5#饋線全長整定，時間0.4s；距離Ⅲ段電阻、電抗值從變電所2#、7#饋線出口到戊開閉所饋線末端全長整定，時間0.7s。同樣的，丙開閉所4#、5#饋線設(shè)置兩段距離保護；戊開閉所設(shè)置一段距離保護。通過分級距離保護的設(shè)置，由上一級饋線為下一級饋線提供遠后備保護，同時作為主保護，靈敏性和選擇性均能滿足運行要求。

4結(jié)論

對多層級所亭間繼電保護配置、整定的問題及措施進行了分析，并通過各種不同復(fù)雜情況下繼電保護整定的范例對問題進行解決。

參考文獻

[1]3kV～110kV電網(wǎng)繼電保護裝置運行整定規(guī)程（DL/T 584-2007）[S]．北京：中國電力出版社，2008.

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[4]易亞文，易娜．復(fù)雜廠用電系統(tǒng)繼電保護定值配合

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作者簡介：孫曉環(huán)（1984－），女，河北石家莊人，中鐵電氣化局集團有限公司運營維護管理公司北京維管段助理工程師，研究方向：鐵路供電繼電保護；梁龍龍（1988-），男，河北井陘人，中鐵電氣化局集團有限公司運營維護管理公司北京維管段中級工程師，研究方向：鐵路接觸網(wǎng)供電；王聯(lián)歡（1984-），男，河北清河人，中鐵電氣化局集團有限公司運營維護管理公司北京維管段助理工程師，研究方向：鐵路供電繼電保護。

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