高鐵饋線距離保護(hù)電流互感器極性的判斷

楊煥忠，張 明

（鄭州鐵路局洛陽(yáng)供電段，1.工程師；2.技師，河南 洛陽(yáng) 471OOO）

高鐵饋線距離保護(hù)電流互感器極性的判斷

楊煥忠1，張 明2

（鄭州鐵路局洛陽(yáng)供電段，1.工程師；2.技師，河南 洛陽(yáng) 471OOO）

從鄭西高鐵的饋線距離保護(hù)拒動(dòng)著手，分析全并聯(lián)AT供電方式下饋線距離保護(hù)元件中T線和F線的合成電流對(duì)饋線距離保護(hù)的影響，提出了高鐵在全并聯(lián)供電方式下饋線距離保護(hù)回路電流互感器的極性檢查方法和檢查措施。

高速鐵路；距離保護(hù)；互感器；合成電流；流互極性

10.13572/j.cnki.tdyy.2015.01.013

新建牽引變電所在施工時(shí)饋線側(cè)電流互感器極性接反或者設(shè)備檢修試驗(yàn)時(shí)造成饋線側(cè)電流互感器極性接反及流互極性短接，在故障情況下將引起饋線側(cè)距離保護(hù)拒動(dòng)，牽引變壓器的低壓?jiǎn)?dòng)過(guò)電流保護(hù)越級(jí)動(dòng)作造成越級(jí)跳閘。

如：2012年9月11日13：24，鄭西高鐵某變電所101，201，203斷路器跳閘，1#、3#主變后備保護(hù)裝置給出高壓側(cè)A相過(guò)流動(dòng)作信號(hào)，電笛響。牽引變壓器高壓側(cè)參數(shù)：UA=59.35 V，UB=59.30 V，UC=60.85 V，IA=0.72 A，IB=0.68 A，IC=0.05 A牽引變壓器低壓側(cè)參數(shù)：UA=117.9 V，UB=209.6 V，UC=197.8 V，IA= 2.15 A，IB=0.15 A（當(dāng)時(shí)運(yùn)行方式為1#電源帶1#、、3#變運(yùn)行，接觸網(wǎng)4條饋線運(yùn)行）。213、214 DL短路電流分別為2137 A、2 162 A，3#饋線短路阻抗Z 213= -26.25-j 70.42，4#短路阻抗Z214=-25.92-j 72.03。經(jīng)調(diào)查造成該故障的原因是：213、214電流極性接反導(dǎo)致饋線距離保護(hù)不啟動(dòng)，致使?fàn)恳儔浩鞯母邏簜?cè)低壓?jiǎn)?dòng)過(guò)電流保護(hù)越級(jí)動(dòng)作。為此提出了對(duì)高鐵在全并聯(lián)供電方式下饋線距離保護(hù)回路電流互感器的極性檢查方法和檢查措施，以防止電流極性接反對(duì)饋線距離保護(hù)裝置的影響。

1 饋線距離保護(hù)裝置的原理及特性

1.1 高鐵饋線保護(hù)測(cè)控裝置的工作原理高鐵饋線保護(hù)測(cè)控裝置的電流是接觸網(wǎng)、正饋線電流輸入饋線保護(hù)測(cè)控裝置后，在饋線保護(hù)測(cè)控裝置內(nèi)部進(jìn)行合成計(jì)算，即電流為接觸網(wǎng)電流和正饋線電流的合成，其計(jì)算公式如下：

高鐵饋線距離保護(hù)阻抗計(jì)算公式如下：

式中：電壓U二次電壓取接觸網(wǎng)電壓的2倍；

ī為二次電流接觸網(wǎng)和正饋線的合成電流。

根據(jù)以上2個(gè)公式可知，高鐵饋線距離保護(hù)的阻抗計(jì)算要考慮到電流互感器的極性。AT供電方式饋線保護(hù)測(cè)控裝置接線見(jiàn)圖1所示。

圖1 AT供電方式饋線保護(hù)測(cè)控裝置接線圖

1.2 鄭西高鐵饋線距離保護(hù)啟動(dòng)元件及特性當(dāng)鄭西高鐵饋線距離保護(hù)裝置僅投入距離保護(hù)而不投入其他保護(hù)時(shí)，距離保護(hù)依靠突變量啟動(dòng)；當(dāng)裝置投入距離保護(hù)還投入其他保護(hù)（如電流速斷保護(hù)）時(shí)，距離保護(hù)不僅依靠突變量啟動(dòng)，還能靠投入的其他保護(hù)的模值啟動(dòng)。電流突變量啟動(dòng)，動(dòng)作判據(jù)為：

式中：T為采樣周期；

Iqd為突變量啟動(dòng)定值。

模值啟動(dòng)，在最大電流大于電流速斷、三段過(guò)流或反時(shí)限過(guò)流保護(hù)定值或電壓小于低壓保護(hù)電壓定值時(shí)啟動(dòng)（某一段保護(hù)只有投入時(shí)，該保護(hù)啟動(dòng)功能才有效）。高鐵饋線距離保護(hù)的特性如圖1所示。

圖2 距離保護(hù)阻抗特性圖

2 互感器極性對(duì)距離保護(hù)裝置的影響

由于饋線距離保護(hù)測(cè)控裝置DK 3 520中電流為接觸網(wǎng)和正饋線的合成電流，如果接觸網(wǎng)或者正饋線電流互感器極性出現(xiàn)問(wèn)題，將影響?zhàn)伨€距離保護(hù)測(cè)控裝置DK 3 520的正確動(dòng)作。根據(jù)饋線保護(hù)測(cè)控裝置的動(dòng)作原理，一是要保護(hù)測(cè)控裝置中接觸網(wǎng)電流和正饋線電流的合成電流正確，二是要接觸網(wǎng)和正饋線之間的極性正確，才能保證饋線距離保護(hù)裝置DK 3 520正確動(dòng)作。針對(duì)上述情況可以通過(guò)動(dòng)車(chē)組正常運(yùn)行取流時(shí)，查看饋線距離保護(hù)裝置DK 3 520中的電壓與電流的角度來(lái)驗(yàn)證，即通過(guò)采集電壓與電流來(lái)驗(yàn)證電壓、電流的相位關(guān)系，可避免電流互感器極性接反。或者在有動(dòng)車(chē)組運(yùn)行時(shí)，在變電所按下DK 3 571 A故障測(cè)距裝置上的1 ZC（召測(cè)按鈕）啟動(dòng)DK 3 571 A故障測(cè)距裝置，根據(jù)故障測(cè)距裝置采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷；再就是要考慮到接觸網(wǎng)和正饋線電流互感器保護(hù)繞組由于施工人員素質(zhì)不高或粗心大意致使正饋線極性接錯(cuò)，造成與接觸網(wǎng)電流同相位，使饋線保護(hù)測(cè)控裝置DK 3 520中的合成電流為0或遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于正常值，例如正饋線保護(hù)繞組電流互感器極性接反，動(dòng)車(chē)組運(yùn)行在牽引變電所和AT所之間時(shí)，在全并聯(lián)AT運(yùn)行方式下且動(dòng)車(chē)組距牽引變電所較近時(shí)，牽引變電所接觸網(wǎng)電流往往比正饋線電流大很多，因此通過(guò)動(dòng)車(chē)組取流時(shí)可以判斷接觸網(wǎng)與正饋線的電流互感器的極性是否正確；當(dāng)動(dòng)車(chē)組在AT所和分區(qū)所之間正常運(yùn)行時(shí)，此時(shí)接觸網(wǎng)電流與正饋線電流大小相等、方向相反，在饋線距離保護(hù)裝置DK 3 520中接觸網(wǎng)和正饋線的合成電流為接觸網(wǎng)電流的2倍，如果正饋線電流互感器極性接錯(cuò)，將造成饋線距離保護(hù)裝置DK 3 520中接觸網(wǎng)和正饋線的合成電流為零，如果僅憑工作人員觀察還是很難判斷，造成的后果是在接觸網(wǎng)或正饋線對(duì)地短路故障時(shí)，阻抗保護(hù)及電流保護(hù)拒動(dòng)，造成越級(jí)跳閘，該現(xiàn)象可以間接判斷接入阻抗保護(hù)裝置的電流極性錯(cuò)誤。

3 電流互感器極性的判斷

3.1 利用極性試驗(yàn)的方法判斷電流互感器的一、二次側(cè)都有引出端子，根據(jù)電流互感器的極性原理，使用1.5 V的干電池和一個(gè)萬(wàn)用表（電流毫安檔）按電流互感器極性校驗(yàn)接線圖（圖3）接線來(lái)判定電流互感器一、二次側(cè)之間的加極性或減極性，干電池正極接電流互感器一次側(cè)的A端，負(fù)極通過(guò)點(diǎn)動(dòng)開(kāi)關(guān)S接電流互感器一次側(cè)的X端，電流互感器二次線圈端子a，x之間接一塊萬(wàn)用表（電流毫安檔），瞬時(shí)閉合點(diǎn)動(dòng)開(kāi)關(guān)S，若萬(wàn)用表指針正偏，則二次線圈a端與一次線圈A端為同名端；若萬(wàn)用表指針?lè)雌瑒t二次線圈x端與一次線圈A端為同名端。

圖3 電流互感器極性校驗(yàn)接線圖

3.2 利用波形進(jìn)行判斷在故障時(shí)利用DK 3 520裝置錄波軟件進(jìn)行錄波，通過(guò)波形進(jìn)行綜合判斷，來(lái)檢查饋線接觸網(wǎng)電壓與接觸網(wǎng)與正饋線的合成電流的夾角，可以判斷饋線電流互感器保護(hù)繞組的極性正確與否。

1）通過(guò)動(dòng)車(chē)組正常取流時(shí)的電壓及電流的波形（見(jiàn)圖4），可以很清晰看到接觸網(wǎng)T線電流和電壓相位相同、相位差為0°，而接觸網(wǎng)和正饋線的電流方向相反、相位差為180°。

圖4 正常運(yùn)行時(shí)電壓及電流的波形圖

2）通過(guò)動(dòng)車(chē)組在下坡道運(yùn)行或緊急制動(dòng)時(shí)，牽引電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)向接觸網(wǎng)上反送電的波形（見(jiàn)圖5），可以很清晰地看到接觸網(wǎng)電流和電壓之間相位相反、相位差為180°而接觸網(wǎng)和正饋線電流方向也相反、相位差為180°。

圖5 反送電電壓電流波形圖

3）通過(guò)正饋線對(duì)地短路時(shí)的波形圖（圖6）可知，正饋線電流超前電壓70°，由于接觸網(wǎng)和正饋線電流極性相反，因此利用電壓與電流之間的阻抗角度為70°對(duì)地短路時(shí)波形可以很好驗(yàn)證接觸網(wǎng)電流、正饋線電流以及接觸網(wǎng)電壓之間的關(guān)系。

圖6 接觸網(wǎng)短路時(shí)波形圖

4）通過(guò)接觸網(wǎng)電流、正饋線電流極性接反的波形（見(jiàn)圖7）可知接觸網(wǎng)電流、正饋線電流相位相同。根據(jù)短路點(diǎn)位置不同分兩種情況，一種當(dāng)短路點(diǎn)在AT所與分區(qū)所之間且靠近分區(qū)所時(shí)接觸網(wǎng)電流、正饋線電流近視相等，若電流互感器極性接反，其接觸網(wǎng)電流、正饋線電流合成電流近視為0，將導(dǎo)致距離保護(hù)拒動(dòng)；另一種當(dāng)短路點(diǎn)在變電所與AT所之間時(shí)且靠近變電所側(cè)，由于接觸網(wǎng)電流、正饋線電流相位相同且接觸網(wǎng)電流、正饋線電流數(shù)值相差較大，若電流互感器極性接反，接觸網(wǎng)電流、正饋線電流疊加后仍然有可能導(dǎo)致保護(hù)裝置動(dòng)作。

圖7 饋線接觸網(wǎng)正饋線流互極性錯(cuò)誤時(shí)的波形圖

4 結(jié)束語(yǔ)

利用綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的保護(hù)特點(diǎn)，可以在不影響設(shè)備運(yùn)行的情況下，通過(guò)采集饋線電流及電壓參數(shù)及波形，來(lái)有效的判斷GIS開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的電流互感器的極性，很好防止設(shè)備檢修試驗(yàn)后，由于人為原因造成電流互感器極性接反，引起斷路器拒動(dòng)。

U224.2+4，U226.5+1

B

1006-8686（2015）0038-03