饋出線線路阻抗角顯示異常的排查及處理措施

馬貴榮

（國能朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司原平分公司，山西忻州 034100）

0 引言

牽引變電所饋出線線路阻抗角是線路保護(hù)測控裝置的重要參數(shù)，但由于日常巡視、檢修與試驗(yàn)傳動(dòng)中較少涉及這項(xiàng)數(shù)據(jù)，阻抗角的重要性與影響容易被忽視。阻抗角出現(xiàn)異常后并不會(huì)導(dǎo)致牽引變電所立刻出現(xiàn)故障，只是作為一個(gè)隱患潛伏起來，在線路保護(hù)測控裝置中的距離保護(hù)與電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)，有一定概率引起保護(hù)裝置的拒動(dòng)或誤動(dòng)，后果具有隱蔽性。由于某牽引變電所2015 年進(jìn)行了AT 供電改造，其27.5 kV 高壓室開關(guān)均采用GIS 密閉設(shè)備，這使得排查隱患過程中，需要校驗(yàn)電流與電壓二次回路極性時(shí)，技術(shù)人員必須采用全新的工藝方法。本文介紹饋出線線路阻抗角隱患的排查過程，對可能產(chǎn)生的惡劣影響進(jìn)行了分析，介紹排查過程中引用的新的校驗(yàn)電壓、電流二次回路極性的工藝方法，為技術(shù)人員處理同類故障提供便利。

1 隱患現(xiàn)象

2016 年5 月4 日20：36：43，某變電所牽引214 開關(guān)過流I段動(dòng)作，214 開關(guān)重合成功。跳閘發(fā)生后，巡視所內(nèi)設(shè)備未發(fā)現(xiàn)異常。當(dāng)時(shí)區(qū)間上行有1 輛萬噸、1 輛小列，對線路機(jī)車無影響，變電所值班人員巡視所內(nèi)設(shè)備一切正常。

技術(shù)人員在查閱故障報(bào)告時(shí)，發(fā)現(xiàn)214 饋線線路阻抗值均為負(fù)數(shù)，阻抗角為247.5°，與214 饋線保護(hù)裝置整定值有明顯差異，214 饋線保護(hù)裝置線路阻抗角整定值為75°，兩者相差近180°，存在阻抗角度反向的可能。

2 隱患排查

技術(shù)人員對故障報(bào)告進(jìn)行分析，判斷有以下3 種可能：①214饋線18LH 極性錯(cuò)誤；②214 微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)部采樣不正確；③母線5YH、6YH 電壓二次回路接線接反。

2.1 校驗(yàn)214 饋線18LH 極性

由于某變電所牽引設(shè)備經(jīng)過AT 供電改造，其27.5 kV 高壓室開關(guān)均采用GIS 密閉設(shè)備，這使得214 饋線電流互感器處于密封狀態(tài)，本體不可見，而若想校驗(yàn)電流互感器的極性，必須在電流互感器本體的一次側(cè)兩端施加直流電源，這給技術(shù)人員的隱患排查帶來了困難。結(jié)合某變電所牽引主接線圖（圖1），制定校驗(yàn)18LH 極性的方法：由213LHT 與214LHT 通過開關(guān)與刀閘的分合形成一條電流回路，由213LHF 與214LHF 通過開關(guān)與刀閘的分合形成一條電流回路，而直流電源的施加點(diǎn)，選擇在W2131、W2141GK 靠變電所處。

圖1 變電所饋線主接線

利用天窗點(diǎn)，在W2131、W2141GK 靠變電所側(cè)安裝測試線，一人負(fù)責(zé)接線并極性測試：電池的正極接在W2131GK 的T 相，電池的負(fù)極接在W2141GK 的T 相；另一人與控制人員做好呼喚應(yīng)答。

控制室內(nèi)2 人，其中一人按照主接線圖依次操作開關(guān)：斷開2131D、2141D；合上2131、2141GK，213、214DL。另外一人負(fù)責(zé)拆除電流互感器二次連片，操作指針式多用表。指針式多用表紅色表筆接T411（T421），黑色表筆接N411（N421）。

校驗(yàn)結(jié)果：從網(wǎng)開關(guān)電纜至控制室內(nèi)端子排校驗(yàn)的電流互感器極性為減極性。說明所有饋線電流互感器（包括T、F 相）極性均與18LH-T、18LH-T 的極性一樣；測試方法也一樣。

經(jīng)過上述排查，技術(shù)人員確定電流互感器的極性并未接反。初步判斷是微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)部采樣錯(cuò)誤或母線5YH、6YH 電壓二次回路接線接反。

2.2 檢查214 微機(jī)保護(hù)裝置交流采集

在控制室214 微機(jī)保護(hù)裝置上施加電壓電流矢量（以電流I為基準(zhǔn)，電壓超前電流30°）：甩開電流二次連片，將電流線接在靠保護(hù)裝置一側(cè)；甩開YMT、YMF、YMN 二次線，將電壓線接在YMT、YMF、YMN 端子上。因保護(hù)裝置內(nèi)部∠U1采集的是T 相電壓的相位角度，∠U2采集的是F 相電壓的相位角度，且二者互差180°。保護(hù)裝置顯示：∠I=0°、∠IT=0°、∠IF=180°、∠U=30°、∠U1=30°、∠U2=-150°。判斷結(jié)果：保護(hù)裝置內(nèi)部采樣正確。

2.3 檢查母線5YH、6YH 電壓二次回路接線

拆除5YH、6YH 斷路器GIS 柜后柜擋板，并拆除5、6YH 本體至GIS 柜端子排的二次線，并做好標(biāo)記。從5YH 本體二次線進(jìn)行查找，發(fā)現(xiàn)5YH 電壓互感器的二次線接在6YH 的電壓二次回路中。又從6YH 本體二次線進(jìn)行查找，發(fā)現(xiàn)6YH 電壓互感器的二次線接在5YH 電壓回路中。

判斷結(jié)果：5YH、6YH 本體至GIS 柜端子排的二次線在安裝電壓互感器時(shí)接反。分析原因?yàn)?YH、6YH 本體二次接線無線號(hào)標(biāo)示，并且施工接線人員在接線時(shí)5YH、6YH 二次線從后柜穿入前柜時(shí)沒有確認(rèn)，造成接線錯(cuò)誤。

將接反的二次線調(diào)整后，天窗結(jié)束及行車后一段時(shí)間觀察保護(hù)裝置顯示的電壓、電流的相位角度是正確的。

需要說明的是：①保護(hù)裝置內(nèi)部∠U1、∠I1采集的是T 相電壓電流的相位角度，∠U2、∠I2采集的是F 相電壓的相位角度，且∠U1與∠U（2∠I1與∠I2）互差180°?！蟄、∠I 是T、F 相電壓電流的向量差；②天窗結(jié)束及行車后，仍要繼續(xù)觀察保護(hù)裝置的相位角度。

3 隱患危害

某牽引變電所饋線距離保護(hù)裝置中，距離電阻與距離電抗以I 段保護(hù)為例，整定公式為（1）、（2）、（3），R1、X1分別對應(yīng)距離I 段電阻、距離I 段電抗。

其中，L 為牽引網(wǎng)長度；Z0為牽引網(wǎng)單位阻抗；α 為線路阻抗角；Umin為最小運(yùn)行方式下變電所母線電壓；Ifmax為最大負(fù)荷電流；Ψ 為線路負(fù)荷角，一般取37°；n1、ny為電流互感器變比、電壓互感器變比；Kk為可靠系數(shù)，一般取1.2～1.3。

214 饋線保護(hù)配置中，阻抗特性投入平行四邊形，其距離保護(hù)阻抗特性如圖2 所示。

圖2 平行四邊形阻抗特性

通過式（1）、（2）、（3）可以看出，當(dāng)214YHT、F 反相后，由于AT 供電方式下，T、F 相電壓大小相等方向相反，阻抗又是電壓向量與電流向量的比值，所以線路阻抗角由75°變?yōu)?55°。

將新阻抗角以α+π 代入式（1）、（2）、（3），因?yàn)閟in（α+π）=-sinα，tg（α+π）=tgα，可得：

可以發(fā)現(xiàn)，電抗定值是先前的負(fù)值，這在坐標(biāo)軸形成的新平行四邊形阻抗特性如圖3 所示。

從圖3 可以看出，在電壓反相后，平行四邊形由正向變?yōu)榉聪?，主要?jiǎng)幼鞣秶傻谝幌笙拮優(yōu)榈谌笙蓿@意味著原先整定值中應(yīng)該動(dòng)作的條件，在電壓反相后很有可能拒動(dòng)或誤動(dòng)。

圖3 反相后的平行四邊形阻抗特性

若在保護(hù)裝置中，電流保護(hù)投入了功率方向，則方向繼電器靈敏角α 取的是線路阻抗角α，可以整定。方向特性如圖4 所示。當(dāng)電壓反相后，α 變?yōu)棣?π，則方向特性如圖5 所示。

圖4 功率方向特性

圖5 反相后的功率方向特性

可以看出，當(dāng)電流速斷投入功率方向后，隨著線路阻抗角的改變，動(dòng)作范圍也在發(fā)生變化。

4 結(jié)束語

通過對某牽引變電所饋出線阻抗特性角數(shù)據(jù)異常的隱患排查與分析，可以看出當(dāng)阻抗特性角出現(xiàn)錯(cuò)誤后，會(huì)在線路故障跳閘時(shí)造成保護(hù)拒動(dòng)或誤動(dòng)，對鐵路運(yùn)輸造成惡劣影響。針對此種情況，變電所值班人員與維護(hù)人員應(yīng)在巡視或作業(yè)過程中貫徹標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)程序，對定值的更改與整定做好詳細(xì)記錄，對電壓、電流回路二次接線的拆接做好標(biāo)記，同時(shí)在施工過程中做好二次回路校驗(yàn)。