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地鐵35 kV開關柜光纖差動保護跳閘技術分析

2020-08-28 17:15:25路成強
機電信息 2020年24期
關鍵詞:故障設備

摘? 要:針對地鐵供電設備故障率較高現象,特選擇對地鐵35 kV開關柜光纖差動保護跳閘技術展開詳細分析。首先對常見地鐵供電方式及其優勢與不足進行了簡要的概括分析,隨后探討了地鐵35 kV開關柜光纖差動保護跳閘原因,概述了6種引起跳閘的故障現象,最后結合跳閘原因排查確定故障點,采取針對性處理措施恢復地鐵正常供電方式,更好地保障了地鐵持續穩定運營,在軌道交通地鐵供電領域具有一定的指導意義。

關鍵詞:供電方式;35 kV開關柜;光纖差動保護;故障點

0? ? 引言

如今隨著城市交通壓力不斷增加,地鐵運營負載也在不斷增加,因此地鐵供電系統面臨的供電負荷越來越重,導致地鐵供電設備出現各種故障問題的概率增高,致使實際維修維護供電設備成本大大增加。通過在地鐵供電設備35 kV開關柜中安裝光纖差動保護裝置,能夠更好地保障供電系統正常運行,同時也便于及時進行故障定位、故障記錄、故障錄波與有效處理,使得地鐵能夠快速恢復正常供電,保障地鐵持續穩定運營。

1? ? 地鐵供電方式分析

地鐵供電系統主要為電客車、車站及區間的動力照明負荷提供電能,保障地鐵安全、可靠、優質運行。依據地鐵外部電源供電方式的區別,供電方式一般分為三種[1]:

(1)集中供電方式。在這種供電方式下,通常是在地鐵沿線建立一個專門的主變電所,主變電所負責將電網110 kV電壓轉換成10 kV或35 kV,為地鐵電力設備集中供電。該方式通常對于變壓器等關鍵設備有著非常嚴格的性能要求,其主要優點是更加便于管理控制地鐵內部供電系統的電源,為后續的供電設備停電日常維修和應急故障處理也帶來諸多便利,不需進行分散線路敷設,使得線路電纜管理便捷,實際運行穩定性高、可靠性強;不足之處是投資成本較高,對線路保護功能要求較為全面[2]。

(2)分散供電方式。在這種供電方式下,通常會在地鐵沿線設立電網直接供電的多個開閉所,地鐵在運行中的電能需求都是由開閉所提供的,在每個開閉所中,均設置有兩路供電電源為地鐵供電設備提供電能,雙重保障,避免意外發生。該方式優點是能夠更好地保障地鐵持續穩定運行,即使某個開閉所因故障退出運行,相鄰開閉所可通過聯絡線實現此區域的地鐵供電,不會影響到其他線路區域的地鐵運行;不足之處是由于開閉所接入口較多,因此實際管理與控制較為復雜。

(3)混合供電方式。在這種供電方式下,通常是將集中供電方式和分散供電方式組合在一起,并以集中供電為主,以分散供電為輔,從而可將上述兩種供電方式的優點結合在一起。該方式理論上是一種最佳供電方式,不足之處在于由于其結構非常復雜,實際應用操作比較困難,不利于進行統一管理。由于難度高,該方式目前實際應用比較少[3]。

2? ? 35 kV開關柜光纖差動保護跳閘原因

地鐵無論選擇上述哪種供電方式下運行,地鐵供電設備均是其重要組成部分,一旦高壓設備出現故障問題,很有可能會觸發35 kV開關柜光纖差動保護裝置動作跳閘,而導致光纖差動保護跳閘的原因包含多種[4]:

(1)地鐵35 kV開關柜環網電纜擊穿、破損或柜內元器件存在引線接頭松動、破損、脫落等問題,從而可能導致供電設備間接接地,引發跳閘保護動作;

(2)地鐵35 kV開關柜斷路器、絕緣子出現損壞或線路因絕緣性能降低出現閃絡,同樣會引發短路導致跳閘故障;

(3)地鐵35 kV開關柜通常配置有電壓互感器,一般電壓互感器出現故障問題,也會觸發光纖差動保護裝置引起跳閘保護動作;

(4)地鐵35 kV開關柜配置有三工位隔離開關,該裝置絕緣子出現損壞問題,也會觸發跳閘保護動作;

(5)地鐵35 kV開關柜通常與避雷器等設備相連,雖然避雷器具有殘壓值低、熱穩定性好等特點,但若避雷器出現擊穿或其他故障,也有可能會觸發光纖差動保護裝置引起跳閘保護動作;

(6)地鐵35 kV開關柜光纖差動保護裝置通信質量異常,內部軟件數據紊亂,丟包率達40%以上,發送錯誤信號,同樣可能會引發跳閘保護動作。

3? ? 光纖差動保護跳閘處理

地鐵35 kV開關柜出現故障觸發光纖差動保護裝置時,線路光纖差動保護繼電器以光纖為通信介質,通過分相比較被保護線路兩端電流及相角的差異[5],結合不同的制動特性,從而快速、有選擇性地識別、切除故障,有利于縮小故障影響范圍,爭取最快時間恢復正常供電方式。

3.1? ? 排查確定故障點

當地鐵供電設備出現故障后,一般會產生較大的故障電流,從而觸發35 kV開關柜光纖差動保護跳閘,相鄰線路或元器件會發出信號,同時故障錄波器也會“應聲”啟動錄波功能。

首先需要確定地鐵供電電纜的故障點,然后做好電纜修復工作,同時排查35 kV開關柜及相關設備故障點,隨后再立足于光纖差動保護裝置本身,做好其內部邏輯的檢查與缺陷處理,如果相鄰線路或元器件保護啟動數量比較少,那么實際顯示的故障波形通常不會發生較大變化,則很有可能是沒有出現故障問題,光纖差動保護存在誤動作,但也有可能是其他原因導致的非故障跳閘。因此,仍需要地鐵變電所值班員提高警惕,加強巡視檢查,在夜間地鐵停運斷電后進一步排查保護裝置具體故障原因。

3.2? ? 針對性處理措施

在實際檢查過程中,可以遵循故障點優先原則,先對附近故障點分段啟動自投,讓非故障元件能夠順利恢復供電處于熱備狀態,從而有效保持原本的線路運行方式。

如果是環線故障,在光纖差動保護退出后,可以在后備電流保護的幫助下,直接切除故障。同時對于上級環網線路光纖差動保護而言,一般會受到穿越性電流影響,不會觸發跳閘保護動作,降低了跳閘概率。而對于Ⅰ段母線或Ⅱ段母線失電情況,可以進行純無壓檢定邏輯的設置,迅速啟動備自投,保證失電母線快速恢復供電[6]。

與此同時,還應及時確認地鐵供電設備上其他斷路器是否跳閘,做好合適的供電電源調度,促使其靈敏度得到不斷提升,然后嘗試重新試送電。如果送電成功,再逐一對停電線路送電;若不成功,還應注意啟用備用電源,避免出現地鐵停運問題。針對失壓的中低壓側設備,可以先恢復供電,盡可能降低故障損失;針對運行中的地鐵,先通后復,等地鐵停運后再集中力量進行故障處理,以免對地鐵正常運行帶來不利影響。

除此之外,還應進一步加強環網電纜日常巡檢工作,做好絕緣性檢查工作,應全面核查相應邏輯閉鎖程序,從而更好地保障設備的供電安全。

4? ? 結語

綜上所述,地鐵在實際運行過程中,通常需要持續穩定的電源供應,一旦地鐵供電設備出現故障問題,將會觸發35 kV開關柜光纖差動保護裝置引起跳閘問題。因此,為保證地鐵能夠持續穩定運營,需在出現跳閘后及時排查確定故障位置,并采取針對性措施進行處理,從而及時恢復地鐵正常供電。

[參考文獻]

[1] 左汝杰.地鐵供電系統的運行方式及特點分析[J].科技創新與應用,2018(32):108-109.

[2] 馮勁松.地鐵供電系統外部電源供電方式的分析與比較[J].智能城市,2019,5(11):82-83.

[3] 崔小強.探討地鐵供電系統的供電方式及選擇對策[J].智能城市,2019,5(23):50-51.

[4] 王京浩.地鐵供電設備差動保護跳閘技術探討[J].技術與市場,2019,26(4):152-153.

[5] 謝軍,封建強.查除一例主變差動保護動作原因的啟示[J].電子世界,2018(24):26-27.

[6] 張剛.城市軌道交通大分區中壓供電系統保護方案及應用[J].都市快軌交通,2017,30(2):75-81.

收稿日期:2020-07-03

作者簡介:路成強(1993—),男,天津人,碩士研究生,研究方向:軌道交通自動化控制技術。

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