地铁供电设备差动保护跳闸技术探讨

张传坚

南宁轨道交通集团有限责任公司530000

摘要：我国道路建设的快速发展直接关系到我国整体经济的发展走向。在城市建设规模不断扩大的背景下，地铁工程也得到了广泛建设。而地铁的运作对电力系统有较高要求，一旦供电设备出现问题不仅会造成地铁停运，还有可能造成严重安全事故，给旅客生命财产安全带来威胁。所以针对地铁供电设备，需要加强差动保护。

关键词：地铁供电设备；差动保护跳闸技术

引言

科学技术的快速发展带动我国交通行业发展迅速。城市交通压力的不断增大使得地铁运营的时间间隔不断减小，供电系统面临的工作负担越来越重，出现故障的次数和频率不断增多，大大增加了维修成本。为解决这一问题，需要安装差动保护装置，更好地保护供电系统。

1地铁供电设备差动保护方案

地铁35kV主接线采用单母线分段运行方案，利用2台变压器为两进线单独供电。在自投位置设置母联开关，实现台回路分列运行，可以满足设备正常供电需求。在一进线因故障停电的条件下，受保护装置控制，进线开关会发生动作跳开，母联开关自动投入使用，利用一路进线对全站一、二级负荷进行承载。35kV输电采用交联聚乙烯电缆，在上、下行隧道间隔墙的电缆支架上进行电缆敷设，在110/35kV供电所内设置中性点接地，采用所用电变压器作为接地变压器，从中性点位置引出100Ω的接地电阻。采用的交流开关柜为SF6气体绝缘金属封闭开关柜，并且采用真空断路器和三工位隔离接地开关进行接线，设置有防雷保护器加强防护。在差动保护方面，针对35kV进线电缆主保护采取光纤纵差保护方案，在线路始末端设置检测器，实现本侧电流波形和相位采集，借助光纤通道将数据传输至对侧保护装置RED615中。采用差动算法能够对同一时刻两端电流值进行比较，所以需要两端实现各电流数据同步处理。根据基尔霍夫电流定律，被保护线路电流与流出电流相等，发生线路故障会检测到不同电流，差值就是故障电流，引起两侧保护装置较大不平衡电流，引发装置误动作。因此需设定分相差动启动电流定值，对正常工作状态下不平衡电流进行躲避，设定进线差动保护动作值为50A。

2地铁供电设备差动保护跳闸技术

2.1地铁供电设备发生故障，而且故障电流非常大

在差动保护动作发挥作用时，其相邻的线路或者元件都会启动或者发出信号，此时具有更高灵敏度的故障录波器必然会启动。而如果相邻的线路或者元件保护没有启动或者启动的非常少，稀释了故障录波图，也就不会出现显著的故障波形，则可以认为差动保护有被误动的可能，也有可能是其他原因导致的非故障跳闸。此时，地铁值班人员要立即停用差动保护，逐一将故障的原因排除，同时对地铁供电设备上其他断路器是否全部处于跳闸状态进行确认，并调度更加合适的电源，不断提升其灵敏度，然后试着给停电的地铁供电设备送电，在成功以后，再将停电线路逐一进行送出。

2.2跳闸原因确认

在实践工作中，首先对二次接线进行检查，确定在一段母线停电后开关柜利用继电保护仪加量触发差动保护动作信号。从实时检测结果来看，开关柜检测发现该段差动信号，因此能够证明二次回路能够保持正常接线。母线不带电，投入母联柜自投功能，进行线路合闸，对差动保护动作信号进行触发，可以发现母联备能够成功自投合闸。将断路器和隔离开关断开，然后进行合闸，投入母联柜自投功能，发现该段母线空载带电，出现了相同的跳闸工况。此时对差动保护动作信号进行触发，无法成功自投。从内部逻辑信号检测结果来看，在母联柜可以实现差动保护动作信号检测，但是未能启动合闸指令。而母联柜开关柜面板上显示“备自投失败”，现场开关柜面板上未显示该状态。将信号下降沿从15ms改为2000ms后重新进行试验，可以发现设备能够成功自投合闸。由此可知，母联开关柜保护装置存在内部逻辑缺陷，以至于母线电缆无压信号无法与差动保护动作信号实现有效配合。从日常试验情况来看，通常在一段母线停电后会维持高电平的无压信号。但在跳闸发生后，母线无压信号将从低电平向高电平转换，因此未能及时发现保护装置存在的逻辑缺陷，最终造成了跳闸问题的发生。

2.3故障现象比较明显

则可以根据故障点是否可以再应用隔离开关或者断路器等进行隔离，判断能否将故障进行及时消除，并采取相对应的解决措施。将断路器拉开或者将隔离开关拉开，先进行隔离，然后再将故障消除。对地铁供电设备的绝缘性进行检查，判断导线等有没有受到严重的损伤，然后将电源主进断路器合上，对地铁供电设备进行充电，等其恢复正常供电以后，将各系统的并列或正常的运行方式进行恢复。要将检查的情况向上级部门汇报，由负责检修的人员对设备的故障进行处理。如果在处理以后仍然无法将故障完全消除，而且也不能进行隔离，则需启动备用的供电设备，尽可能避免停电，防止故障损失扩大化。此后，再迅速进行检修，检修完毕后，再恢复供电设备的使用功能，确保地铁正常运行。

2.4整改措施

（1）加强对环网电缆巡视检查，对发现的潜在缺陷及薄弱环节处提前进行防护处理。（2）深入分析此次母联备自投自投失败原因，并提供问题整改方案，对所用内部逻辑进行核对，确保全部逻辑模块正确实现设计规范要求。（3）按照整改方案安排整改计划，协助技术人员尽快完成全线整改。（4）加强对故障处理应急处理的员工培训工作，重点落实好培训质量检查考核。（5）针对新建的地铁供电设备，应全面核查相关逻辑闭锁关系，以确保实现设备的安全性何可靠性运行。

结语

保证供电稳定，才能使地铁维持正常运行。针对地铁供电设备采用的差动保护方案，还要加强跳闸情况和跳闸原因的分析，以便提出合理的跳闸技术整改方案，采取有效维修养护措施，确保供电设备运行缺陷和隐患能够得到及时排查和处理，使地铁电力系统始终保持稳定运行。

参考文献：

［1］韩妮乐，杜琳．地铁牵引直流1500V开关柜跳闸故障浅析［J］．机电信息，2018（12）：23+26．

［2］付雄文．地铁环网供电系统光纤差动保护跳闸原因分析及对策［J］．城市建设理论研究：电子版，2014（31）：3666-3667．

［3］靳志方．关于西安地铁进线断路器越级跳闸问题的研究［J］．都市快轨交通，2016，29（2）：80－83．

［4］赵胜豪．地铁供电设备差动保护跳闸技术分析［J］．自动化应用，2016（5）：103-105．