地鐵供電設(shè)備差動(dòng)保護(hù)跳閘技術(shù)探討

(中鐵十一局集團(tuán)電務(wù)工程有限公司，湖北 武漢 430073)

0 引言

交通壓力的持續(xù)性增長(zhǎng)，使得地鐵運(yùn)營(yíng)時(shí)間間隔開(kāi)始不斷縮小，供電系統(tǒng)所需承擔(dān)的工作負(fù)擔(dān)也變得越來(lái)越大，故障出現(xiàn)頻率顯著上升趨勢(shì)。為對(duì)供電系統(tǒng)展開(kāi)有效保護(hù)，有關(guān)部門加大了對(duì)差動(dòng)保護(hù)跳閘技術(shù)的研究與引進(jìn)力度，期望通過(guò)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，妥善解決供電系統(tǒng)運(yùn)行所存在的各項(xiàng)問(wèn)題，做好系統(tǒng)運(yùn)行保護(hù)。為對(duì)技術(shù)應(yīng)用具體情況展開(kāi)分析，以某地鐵一號(hào)線某站為例，對(duì)差動(dòng)保護(hù)跳閘技術(shù)應(yīng)用展開(kāi)分析。

1 工程實(shí)例

某地地鐵1號(hào)線某站整體建筑面積32 604 m2，采用35 kV主接線，位于城市中心地區(qū)兩大商業(yè)旺地交界處，屬于新興居住區(qū)密集區(qū)域，周邊建有諸多樓盤。由于本站人流量較大，地鐵運(yùn)行間隔相對(duì)較短，所以整體供電系統(tǒng)運(yùn)行壓力相對(duì)較大，系統(tǒng)很容易會(huì)出現(xiàn)各種故障，維修成本相對(duì)較高。為有效改善這一問(wèn)題，地鐵開(kāi)始在供電系統(tǒng)中安裝差動(dòng)保護(hù)裝置，期望借助差動(dòng)保護(hù)跳閘技術(shù)，對(duì)供電系統(tǒng)形成有效保護(hù)。

2 供電設(shè)備差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘原因分析

通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，地鐵供電設(shè)備差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘原因主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面：①供電設(shè)備上設(shè)備引線接頭出現(xiàn)松動(dòng)問(wèn)題。②設(shè)備斷路器、絕緣子靠近供電設(shè)備側(cè)套管部分絕緣出現(xiàn)問(wèn)題，或存在閃絡(luò)狀況。③和設(shè)備連接電壓互感器存在問(wèn)題。④和設(shè)備連接隔離開(kāi)關(guān)絕緣子存在損壞狀況，或出現(xiàn)了閃絡(luò)問(wèn)題。⑤設(shè)備上避雷器或支持絕緣子存在故障。⑥出線電流互感器絕緣子存在斷路等故障。⑦二次回路存在問(wèn)題。⑧因?yàn)檎`合、帶負(fù)荷拉、誤拉等造成設(shè)備故障。⑨誤動(dòng)設(shè)備差動(dòng)保護(hù)裝置。

3 差動(dòng)保護(hù)跳閘技術(shù)應(yīng)用

3.1 運(yùn)行方案

為妥善解決跳閘問(wèn)題，保證差動(dòng)保護(hù)跳閘技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量，地鐵站結(jié)合運(yùn)行以人流量等綜合情況，展開(kāi)了運(yùn)行方案設(shè)計(jì)。由于地鐵采用35 kV主接線，所以選用了單母線分段運(yùn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)2臺(tái)變壓器的運(yùn)用，實(shí)施兩進(jìn)線單獨(dú)供電，可實(shí)現(xiàn)臺(tái)回路分列運(yùn)行，保證正常供電質(zhì)量。如果一進(jìn)線在故障影響下出現(xiàn)停電情況，在保護(hù)裝置作用下，進(jìn)線開(kāi)關(guān)會(huì)自動(dòng)發(fā)生跳開(kāi)動(dòng)作，并會(huì)通過(guò)自動(dòng)啟動(dòng)母聯(lián)開(kāi)關(guān)的方式，運(yùn)用一路緊線為全站一二級(jí)負(fù)荷提供承載。主接線輸電運(yùn)用交聯(lián)聚乙烯電纜材料，會(huì)在上下行隧道間隔墻電纜支架上展開(kāi)電纜施工，并會(huì)在供電所中展開(kāi)中性點(diǎn)接地設(shè)置。電變壓器將成為接地變壓器進(jìn)行使用，中性點(diǎn)位置所引出接地電阻為100 Ω。會(huì)將SF6氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)柜作為交流開(kāi)關(guān)柜，并通過(guò)對(duì)三工位隔離接地開(kāi)關(guān)以及真空斷路器的運(yùn)用，展開(kāi)接線施工，通過(guò)設(shè)置防雷保護(hù)器的方式，加強(qiáng)整體保護(hù)力度。

3.2 差動(dòng)保護(hù)

按照方案設(shè)計(jì)內(nèi)容，本次差動(dòng)保護(hù)決定采用光纖縱差保護(hù)模式。在具體實(shí)施保護(hù)時(shí)，會(huì)在新路末端展開(kāi)檢測(cè)器安裝，對(duì)相位以及電流波形相關(guān)數(shù)據(jù)展開(kāi)收集，并通過(guò)對(duì)光纖通道的運(yùn)用，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖Ｗo(hù)裝置中。按照對(duì)側(cè)以及本側(cè)電氣量數(shù)據(jù)分析結(jié)果，保護(hù)裝置可以準(zhǔn)確對(duì)故障發(fā)生位置展開(kāi)識(shí)別。技術(shù)人員需要運(yùn)用差動(dòng)計(jì)算方式，對(duì)同一時(shí)刻兩端電流數(shù)值展開(kāi)比較分析，且會(huì)按照分析結(jié)果，對(duì)兩端電流數(shù)據(jù)展開(kāi)同步處理。在GPS同步時(shí)鐘技術(shù)的支持下，2個(gè)異地時(shí)鐘會(huì)保持同步狀態(tài)。按照基爾霍夫電流定律內(nèi)容，在流出電流數(shù)值與被保護(hù)線路電流保持一致時(shí)，對(duì)線路故障實(shí)施檢測(cè)，檢測(cè)到不同的電流數(shù)值，而數(shù)值差便是故障電流，直接引起兩側(cè)保護(hù)裝置出現(xiàn)不平衡較大電流，導(dǎo)致裝置出現(xiàn)錯(cuò)誤動(dòng)作。所以需要做好分相差動(dòng)啟動(dòng)電流定值設(shè)置，應(yīng)對(duì)不平衡電流實(shí)施規(guī)避，本次建議將進(jìn)線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作值設(shè)置為50 A。

3.3 跳閘情況研究

根據(jù)方案設(shè)計(jì)，在線路發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)差動(dòng)保護(hù)，母聯(lián)設(shè)備也會(huì)進(jìn)行自投。就保護(hù)裝置實(shí)踐應(yīng)用來(lái)看，在具體進(jìn)行系統(tǒng)保護(hù)時(shí)，存在著一段失電且母聯(lián)設(shè)備沒(méi)有自投的狀況，會(huì)直接引發(fā)保護(hù)動(dòng)作跳閘問(wèn)題，導(dǎo)致下行線供電主要由直流接觸網(wǎng)單邊進(jìn)行提供。

在故障出現(xiàn)時(shí)，技術(shù)人員需要在差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)展開(kāi)設(shè)備檢查，應(yīng)明確是否存在爆炸或起火等問(wèn)題，并做好閃絡(luò)、破碎等痕跡判斷。若故障電流數(shù)值較高，保護(hù)相鄰線路會(huì)自動(dòng)發(fā)出信號(hào)，技術(shù)人員可借助錄波器對(duì)跳閘產(chǎn)生原因展開(kāi)判斷，這對(duì)于后續(xù)故障處理而言，是極為有利的。通過(guò)綜合分析發(fā)現(xiàn)，本次差動(dòng)保護(hù)方案執(zhí)行之所以會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，主要和保護(hù)裝置內(nèi)部存在邏輯缺陷有直接關(guān)聯(lián)。

3.4 跳閘技術(shù)處理

在故障處理過(guò)程中，需要先對(duì)故障點(diǎn)展開(kāi)定位修復(fù)處理，并要以此為基礎(chǔ)對(duì)裝置內(nèi)部邏輯缺陷展開(kāi)合理處理。通過(guò)對(duì)電纜故障定位測(cè)試儀的運(yùn)用可以發(fā)現(xiàn)，故障點(diǎn)位于下行線軌行區(qū)，故障點(diǎn)所在位置出現(xiàn)了擊穿，需對(duì)左右電纜實(shí)施截?cái)嗵幚恚僬归_(kāi)電纜替換，完成中間頭制作任務(wù)。實(shí)施電纜頭制作時(shí)，應(yīng)對(duì)電纜頭展開(kāi)高壓絕緣測(cè)試以及電子絕緣測(cè)試，并要按照測(cè)試結(jié)果，展開(kāi)代替交流耐壓測(cè)試，確定電纜質(zhì)量。在空載超過(guò)24 h之后，便可恢復(fù)正常供電。

實(shí)施內(nèi)部邏輯核對(duì)時(shí)，需要按照故障點(diǎn)優(yōu)先原則，對(duì)故障點(diǎn)展開(kāi)分段設(shè)備自投啟動(dòng)修復(fù)，確保非故障元件可以恢復(fù)正常供電，防止在故障處理過(guò)程中出現(xiàn)線路運(yùn)行方式發(fā)生較大調(diào)整狀況。在對(duì)環(huán)線故障展開(kāi)處理時(shí)，要在光線差保護(hù)退出之后，通過(guò)對(duì)后備電流保護(hù)的運(yùn)用，實(shí)施故障切除處理，并要將延時(shí)設(shè)定在0.9 s左右。在對(duì)失電母線實(shí)施處理過(guò)程中，可設(shè)置純無(wú)壓展開(kāi)邏輯檢定，快速展開(kāi)自投啟動(dòng)，為母線供電恢復(fù)提供可靠保障。

3.5 整改建議

按照預(yù)防為主原則，為有效降低設(shè)備故障發(fā)生概率，可從以下幾方面入手做好整改：①增強(qiáng)環(huán)網(wǎng)電纜巡視檢查力度，及時(shí)對(duì)潛在隱患展開(kāi)處理，做好薄弱環(huán)節(jié)強(qiáng)化工作，提前做好防護(hù)處理。②對(duì)母聯(lián)設(shè)備自投失敗原因展開(kāi)深入分析，按照問(wèn)題完成整改方案編制，做好內(nèi)部邏輯核對(duì)，保證所有邏輯模塊都能與設(shè)計(jì)規(guī)范要求相符。③根據(jù)整改方案展開(kāi)整改計(jì)劃編制，幫助技術(shù)人員科學(xué)完成全線整改施工。④注重應(yīng)急處理人員工作培訓(xùn)，增強(qiáng)培訓(xùn)質(zhì)量考核力度，保證人員應(yīng)急處理能力。⑤按照供電設(shè)備具體情況，對(duì)邏輯閉鎖關(guān)系展開(kāi)全方面檢查，保證設(shè)備運(yùn)行安全性、可靠性。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文對(duì)差動(dòng)保護(hù)跳閘技術(shù)相關(guān)內(nèi)容的闡述，使我們對(duì)該項(xiàng)技術(shù)及其應(yīng)用有了更加清晰的認(rèn)知。鑒于供電系統(tǒng)在地鐵運(yùn)行中所起到的重要作用，有關(guān)部門應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)以及供電設(shè)備保護(hù)方式的研究力度。應(yīng)在明確供電系統(tǒng)基本情況的基礎(chǔ)上，結(jié)合地鐵運(yùn)行需求量展開(kāi)差動(dòng)保護(hù)技術(shù)應(yīng)用方案設(shè)計(jì)，保障保護(hù)技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量，確保技術(shù)以及保護(hù)裝置可以在供電系統(tǒng)保護(hù)中發(fā)揮出更大的作用，從而對(duì)我國(guó)地鐵事業(yè)發(fā)展形成有效帶動(dòng)。