道路监督论文：道路配电室误动因素及处置刍议

本文作者：李彦吉蔺世吾王凡工作单位：北京铁路局

在石家庄供电段10kV配电系统线路故障中，据不完全统计，单相接地故障占67％，两相短路占0．9％，两相接地短路占15．9％，三相短路1．8％，其他故障14．4％。我们随机调取了高邑配电室的1次电流速断跳闸记录，如表2，为2011－05－16T20：13贯通线路223DL的跳闸情况。从表2可看出，除三相短路外，线路间的线电压不可能同时出现不正常，而失压保护的电压值就取自母线的三相值进行"与"判断，仅会在出现三相短路时发生失压保护的误动。随着高速客运专线的开通，自闭、贯通线路越来越多地使用了电缆供电，在同一地点出现三相短路的几率将会越来越大。3．1现有软硬件基础上的解决方案及存在问题3．1．1修改失压保护整定值（1）修改失压保护电压整定值理论上，只要将失压保护电压整定值减小，使其取值大于三相短路时的最低母线电压水平，就能防止失压保护误动。但是在出现近端（如配电室出线）三相金属性短路时，母线电压可能降低到接近于零，我们总不能把电压定值设定为0V，否则会发生更多的失压保护拒动问题。（2）增加失压保护整定延时将其值按躲过同段母线断路器速断保护动作时间整定，在速断保护动作时间内，失压保护不会误动。考虑到断路器的分闸时间，其延时不能少于30ms，但是对方变电所，比如邢台变电所的高邢自闭会在检测到线路失压的第一时间（瞬时）备自投动作，若高邑所214DL失压保护不动作，会将邢台所自闭母线电压送至高邑所母线上、造成二者并相，且高邑所因为母线有压而使失压保护返回不再启动跳闸。因此不能靠增加失压保护动作时间和降低失压保护电压整定值的方式来防止失压保护误动。

投入失压保护有流闭锁如图3，通过在失压保护动作前判断有无负荷电流的方式，防止其误动。但铁路自闭、贯通线路具有长距离输送小负荷的特点［1］，其正常负荷电流值很小。比如高邑配电室高邢自闭线路一次侧负荷电流3．84A、且三相基本平衡，在采用30／5电流互感器的情况下，二次电流只有0．64A，在母线电压降低到正常值的一半时电流值也迅速降低为正常电流的1／3～2／3范围内，二次值最低在0．2A左右。输电距离较短的线路或者同母段其他线路近端金属性短路时二次电流值甚至降低到0～0．1A，这样使得失压保护有流闭锁功能失效，且电流整定值很难选择，现场应用中多数配电室退出了本项设置。自闭、贯通线路多数情况下与牵引供电系统同方向近距离架设，在配电室真正出现失压时，静电感应出现的感应电流值就有0．2A，甚至更大，此时若投入有流闭锁（比如0．2A），造成失压保护拒动，相邻所电压会送至本所母线，对于不存在并相条件的配电室可能出现严重的后果。各种故障特点分析在10kV配电线路中，单相接地、两相短路、两相接地短路、三相短路等横向故障发生的几率较多，危害最为严重，线路断线等纵向故障一般不会造成保护的误动，在此不再讨论。（1）单相接地在小电流接地系统中，线路发生单相接地时并不破坏系统线电压的对称性，并可持续运行1～2h，因失压保护检测的是线电压、不会造成保护误动。（2）两相短路［2］在故障点处，用对称分量表示，两相短路有3个边界条件：If（0）＝0；If（1）＝－If（2）；Uf（1）＝Uf（2），即正序网络和负序网络在故障点并联，零序网络断开。发生故障时出现负序分量，没有零序分量。（3）两相短路接地［2］在故障点处，用对称分量表示、两相短路接地的边界条件：If（1）＋If（2）＋If（0）＝0；Uf（1）＝Uf（2）＝Uf（0）。显然满足此边界条件的复合序网在故障点并联。发生故障时出现负序分量、零序分量。（4）三相短路序网构成中同样只有正序分量，也可以说在正序的基础上串入了阻抗零；短路计算中只有正序分量，没有负、零序分量。大量的现场运行实践表明［3］，当发生三相对称短路瞬时也会出现短时的负序电压，其值一般不小于0．06UN（额定相间电压）。

（1）电流增量闭锁失压保护为了解决由于1条馈出线三相短路时母线电压降低引起另外1路失压保护误动的问题，可增加电流增量闭锁条件，只有在电流有突变量的条件下、同时母线电压降低才启动断路器跳闸。上例中214DL没有增加的突变量，就不会引起失压保护误动作，动作逻辑如图4。同时，为了防止空载投运线路时，变压器励磁涌流致使电流增量误触发，可增加二次谐波闭锁功能。在配电室出现进线失压时，由于二次谐波闭锁的电流增量不会启动，致使失压保护拒动，此时可增加负序电压的"或"条件。上述讨论的各类短路故障在配电室馈出线侧均会检测到负序电压，而真正的进线失压时是不会产生负序电压的，利用这一特征，增加在负序电压U2小于整定值的情况下，只要三相线电压降低时，就会启动失压保护动作，可有效防止进线失压的情况下，发生的保护拒动问题。图4馈线测控装置失压保护动作逻辑优化图需要注意的是三相短路只是在故障发生的瞬时产生负序电压，因此必须做到有负序电压产生，在母线电压恢复正常前，此闭锁一直有效，以免引起失压保护的误动。（2）负序电压启动的备自投在发生三相短路时，备供所可能出现主供所跳闸前备自投误投于故障线路的问题，可采取2种方案来解决这一问题：①增加备自投延时，只要保证备供所的自投时限大于主供所断路器固有跳闸时间就可以解决这一问题。②增加负序电压闭锁，在备供所脚下的线路电压互感器检测到负序电压后，自动延长躲过断路器固有分闸时间自投延时，其他情况下，仍旧为瞬时动作。4结束语铁路10kV自闭、贯通线路有着与地方供电系统截然不同的特点，对地方供电系统的运行方式、保护设置照抄、照搬，就会出现某些不适应，要求我们进行必要的甄别。本文在不增加任何设备的前提下，提出了通过优化保护动作逻辑来避免保护误动问题的方案，希望对铁路配电室的安全运行提供有益的借鉴。