鄭州地鐵五號線縱差保護調試方法

劉軍

摘 要：本文通過闡述縱聯電流差動保護原理，針對其在鄭州地鐵五號線的應用，提出相應的保護調試方法。同時分析供電線路中的電容電流對縱聯電流保護差動的影響，提出相應的解決方法。

關鍵詞：縱聯電流差動保護;保護調試;電容電流

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.028

0 前言

縱聯電流差動保護現在已經廣泛應用于電氣化鐵路和地鐵牽引供電系統。本文通過闡述縱聯電流差動保護原理，針對其在鄭州地鐵五號線的應用，提出相應的保護調試方法。同時分析供電線路中的電容電流對縱聯電流差動保護的影響，提出相應的解決方法。

1 保護裝置縱聯電流差動保護原理及驗證

以鄭州地鐵五號線相鄰的京廣南路站和馮莊站為例，針對許繼電氣股份有限公司的型號為KFM（WS-G）35kV開關柜，內置型號為CGIS2819電流互感器，電流互感器一次側P1靠近母線側，P2靠近線路側，線路發生短路故障時，故障電流電流方向為母線流向線路，電流互感器極性檢查為減極性，故P1對應S1，P2對應S2，縱差二次電流回路極性為S1當頭，S2當尾。繼電保護裝置采用的是上海施耐德電氣電力自動化有限公司生產的型號為P521B0GW6D3DF0的繼電保護裝置，經用昂立繼保儀對保護裝置加入兩路大小相等，方向相反的三相電流，發現保護裝置內部計算的差動動作電流為兩側電流的相量和，制動電流為兩側電流的相量差，正常運行時差動電流為零，制動電流為兩倍的穿越電流，差動保護不動作;發生線路故障時，差動電流為兩倍的故障電流，制動電流為零，差動保護動作，符合縱聯電流差動保護原理。

2 保護調試方法

2.1 保護裝置校驗、自環方式及本側跳閘試驗測試

以京廣南路站為例進行自環試驗及本側跳閘試驗測試。（1）先對保護裝置進行自身校驗：1）對保護裝置上電，進行通電檢查，確認保護裝置顯示正常。2）用昂立繼保儀對保護裝置加入一路正相序三相電壓，一路正相序三相電流，保護裝置顯示的電流電壓大小及角度應與昂立繼保儀輸出的電流電壓大小及角度一致。（2）將保護裝置的接收端和發送端用光纖連接起來，構成自環方式，將保護裝置內部自環方式對應的軟壓板、硬壓板全部正確投入，正確投入后通道異常燈應熄滅。模擬對稱或者不對稱故障，使故障電流為：I=k×0.5×ID（ID為差動電流保護定值）。當k≤0.99時差動保護應不動作，k≥1.00時差動保護動作，以此驗證保護裝置的縱差保護動作可靠性。

2.2 對調方式

2.2.1 本側對側電流大小角度及差流檢查

（1）按照設計院給出的設計定值和許繼高壓開關柜里電流互感器的實際變比，在京廣南路站和馮莊站將保護裝置的保護參數整定好。（2）由于電流互感器二次額定電流為1A，用昂立繼保儀在馮莊站對保護裝置加入三相大小均為1A的正相序對稱電流，在馮莊站保護裝置中電流電壓顯示本側保護電流和差動電流應為三相大小均為1A的正相序對稱電流，在京廣南路站保護裝置中電流電壓顯示對側保護電流和差動電流應為通過變比系數折算后的三相大小相等的正相序對稱電流。

2.2.2 大線路空載沖擊故障試驗及驗證

假設京廣南路站往馮莊站送電，分掉馮莊站進線開關，保護裝置上跳位指示燈亮;合上京廣南路站出線開關，用昂立繼保儀在京廣南路保護裝置中加入1.01倍差動保護定值電流，經查京廣南路站差動保護動作，馮莊站不動作，以此驗證了縱差保護原理：兩側保護裝置的軟壓板有相互閉鎖功能，只有兩側保護裝置軟壓板都投入時才能動作。所以當線路空載沖擊時，要通過跳位繼電器，取個跳位使差動保護動作。

2.2.3 弱饋功能試驗及驗證

合上馮莊站進線開關，并投入縱差保護，用昂立繼保儀在馮莊站保護裝置加入正相序三相大于設計定值PT斷線報警的電壓，合上京廣南路站出線開關，用昂立繼保儀在京廣南路保護裝置中加入1.01倍差動保護定值電流，京廣南路站、馮莊站縱差保護均動作，以此驗證了縱差保護原理：用電壓源的電壓電流作為基準判斷，避免當線路側為弱電或無電時，短路故障時流過的電流小，縱差保護不能可靠動作的情況。

2.2.4 遠跳功能試驗及驗證

合上京廣南路站出線開關和馮莊站進線開關，投入遠跳功能，用昂立繼保儀在京廣南路保護裝置中加入1.01倍差動保護定值電流，京廣南路站、馮莊站縱差保護均動作，以此驗證了縱差保護原理：當故障側縱差保護啟動后，往對側傳送失靈保護動作信號，用失靈保護跳開對側開關。

3 如何消除電容電流對縱差保護的影響

供電線路中，由于電流是不斷變化的，故電容電流是一直存在的。針對地鐵35kV供電線路，正序容抗有2700Ω左右，電容電流也有將近20A。當供電線路大于10公里，電壓等級為330kV以上時，電容電流就很大，空沖供電線路時，由于分布電容的存在，導致差動電流即為電容電流，電容電流增大導致制動電流變小，這樣很容易引起縱差保護誤動。雖然地鐵供電線路電壓等級僅為35kV，供電線路長度也在2公里之內，但電容電流對縱差保護可靠性的影響也不容忽視。

如何消除電容電流對縱差保護的影響，目前有兩種措施：

（1）提高縱差電流保護啟動門檻值。對于超過10公里的長線路，建議將縱差電流保護啟動門檻值設為折算到一次的1.5倍的線路全長穩態電容電流值。對于短線路，可以根據設計定值和實際供電線路的正序容抗和電容電流大小，適當調整縱差電流保護啟動門檻值，以防縱差保護誤動，鄭州地鐵五號線采用此法。

（2）對電容電流進行補償?？梢酝ㄟ^改變供電線路電纜的長度、截面大小以此調節電感量來對電容電流進行補償，此法在等級為220kV及以上的供電線路中應用廣泛。

4 結論

在鄭州地鐵五號線的京廣南路站和馮莊站的縱差保護調試過程中，我們先以縱差保護原理驗證了施耐德的保護裝置原理的正確性，再加入實際量驗證了保護裝置的靈敏性和可靠性，一切以試驗數據說話，從而保證了鄭州地鐵五號線的順利送電開通。