對(duì)現(xiàn)行的幾種故障性質(zhì)判斷方式的對(duì)比分析

高俊彬（通遼供電段，內(nèi)蒙古通遼　028000）

對(duì)現(xiàn)行的幾種故障性質(zhì)判斷方式的對(duì)比分析

高俊彬
（通遼供電段，內(nèi)蒙古通遼028000）

自動(dòng)重合閘是電氣保護(hù)中常見的一種保護(hù)方式。在電氣化鐵路的故障跳閘中，對(duì)于瞬時(shí)性故障，啟動(dòng)自動(dòng)重合閘，有利于及時(shí)恢復(fù)供電，保障運(yùn)輸暢通；對(duì)于永久性及金屬性接地，則不應(yīng)再啟動(dòng)自動(dòng)重合閘，以免較大的短路電流對(duì)電器設(shè)備造成損傷。而如何來判斷故障的性質(zhì)則是一項(xiàng)重要的任務(wù)。故障性質(zhì)判斷裝置主要作用是判斷接觸網(wǎng)故障屬于永久性接地還是瞬時(shí)性接地，針對(duì)故障接地特點(diǎn)決定是否啟動(dòng)自動(dòng)重合閘，可以起到即保護(hù)設(shè)備，又增加供電可靠性的目的。下面就針對(duì)幾種不同的故障性質(zhì)判斷方式作簡要地介紹。

故障性質(zhì)判斷自動(dòng)重合閘對(duì)比分析

由于饋線短路，對(duì)牽引變電所主變壓器及饋線斷路器等主要供電設(shè)備造成不良沖擊。對(duì)主變壓器的短路沖擊長期的積累效應(yīng)影響變壓器使用壽命，設(shè)備安全運(yùn)行可靠性下降；另一方面對(duì)饋線斷路器的及流互等設(shè)備的沖擊以及由此引起的過電壓等問題為牽引供電系統(tǒng)安全運(yùn)行之大忌。對(duì)于限制短路過電流常常采用自動(dòng)重合閘進(jìn)行保護(hù)。自動(dòng)重合閘是電氣保護(hù)中常見的一種保護(hù)方式。在電氣化鐵路的故障跳閘中，對(duì)于瞬時(shí)性故障，啟動(dòng)自動(dòng)重合閘，有利于及時(shí)恢復(fù)供電，保障運(yùn)輸暢通；對(duì)于永久性及金屬性接地，則不應(yīng)再啟動(dòng)自動(dòng)重合閘，以免較大的短路電流對(duì)電器設(shè)備造成損傷。而如何來判斷故障的性質(zhì)則是一項(xiàng)重要的任務(wù)。故障性質(zhì)判斷裝置主要作用是判斷接觸網(wǎng)故障屬于永久性接地還是瞬時(shí)性接地，針對(duì)故障接地特點(diǎn)決定是否啟動(dòng)自動(dòng)重合閘，可以起到即保護(hù)設(shè)備，又增加供電可靠性的目的。

故障性質(zhì)判斷系統(tǒng)將以往的饋線發(fā)生故障跳閘后試送電改為故障判斷后再送電，最大限度地保證了饋線自動(dòng)重合閘的重合成功率。對(duì)故障性質(zhì)判斷主要從硬件和軟件兩個(gè)方面來實(shí)現(xiàn)，硬件包括配套的負(fù)荷隔開（或真空斷路器）；軟件則直接從跳閘的參數(shù)來直接判斷。下面從兩大方面來進(jìn)行簡單的介紹：

1　通過硬件實(shí)現(xiàn)的故障判斷裝置

表1　北京恒通達(dá)與德國LTS2000功能對(duì)比

沈陽鐵路局的電氣化設(shè)備基本上均裝設(shè)有故障性質(zhì)判斷裝置，分為國產(chǎn)設(shè)備和進(jìn)口設(shè)備。下文就簡要介紹一下此類設(shè)備的特點(diǎn)，同時(shí)對(duì)兩種設(shè)備進(jìn)行對(duì)比分析。

圖2　德國LTS2000原理圖

圖1　北京恒通達(dá)原理圖

沈局所裝備的故障性質(zhì)判斷裝置主要有以下兩種：國產(chǎn)北京恒通達(dá)的高壓線路故障判斷裝置以及進(jìn)口LTS2000裝置中的自動(dòng)控制單元。

這兩種設(shè)備有著很多相同之處，其基本原理均是采用通過對(duì)故障饋線進(jìn)行高電壓小電流測量，對(duì)線路進(jìn)行無損自動(dòng)檢測來判斷故障性質(zhì)。均需要在變電所一次主接線饋線側(cè)增設(shè)相關(guān)設(shè)備，在硬件上來實(shí)現(xiàn)。也有較大不同之處，首先是國產(chǎn)設(shè)備獨(dú)立于綜合自動(dòng)化系統(tǒng)系統(tǒng)，僅提供接口；進(jìn)口設(shè)備則是與綜自設(shè)備結(jié)合一體，本身就是LTS2000裝置中的自動(dòng)控制單元。其次是在功能的實(shí)現(xiàn)上，兩種設(shè)備的設(shè)置也有所不同。還有就是由于接觸網(wǎng)外線供電模式的不同，其在一次主接線上的結(jié)構(gòu)及所采用的設(shè)備也有所不同。下面就簡單介紹一下兩設(shè)備的異同點(diǎn)。

1.1兩種設(shè)備的相同點(diǎn)

均采用通過對(duì)故障饋線進(jìn)行高電壓小電流測量，對(duì)線路進(jìn)行無損自動(dòng)檢測來判斷故障性質(zhì)。均是采用與饋線接觸網(wǎng)并聯(lián)的一條測試接地回路，串入一組大電抗，通過電抗來分壓限流，達(dá)到高電壓小電流自動(dòng)測量的目的。

1.1.1國產(chǎn)故障判斷裝置

故判裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示：由專用高壓限流器XL、熱爆式高壓熔斷器RD、電壓互感器YH、真空負(fù)荷-隔離開關(guān)組合電器xFH（1FH、2FH）、微機(jī)可編程控制儀GPY等設(shè)備配套組成。其中高壓限流器XL、熱爆式高壓熔斷器RD、電壓互感器YH組裝在一臺(tái)手車上，可方便地投入或退出工作。限流器XL用來將測量電流限制在5A以內(nèi)。電壓互感器YH用來測量發(fā)生故障時(shí)饋線上的殘余電壓，熱爆式高壓熔斷器RD作為本裝置的后備保護(hù)。真空負(fù)荷-隔離開關(guān)組合電器xFH（1FH、2FH）即可作為測量開關(guān)使用，又具有隔離開關(guān)的作用，為設(shè)備檢修提供了可靠的安全保障。

當(dāng)饋線發(fā)生故障時(shí)，主斷路器（DL）跳閘，故判裝置自動(dòng)啟動(dòng)，經(jīng)0.8-1秒后，與故障饋線相對(duì)應(yīng)的測量用負(fù)荷開關(guān)（FH）合閘，27.5KV母線電源經(jīng)故判裝置向故障饋線送電，利用高壓限流器XL的限流作用，對(duì)故障饋線小電流檢測。

電壓互感器（YH）測量饋線殘壓，根據(jù)饋線殘壓大小判斷短路故障性質(zhì)；測量進(jìn)行0.6秒后，負(fù)荷開關(guān)（FH）自動(dòng)分閘，使故判裝置退出測量狀態(tài)，同時(shí)給出測量結(jié)果。整個(gè)測量過程在斷路器跳閘后1.6秒內(nèi)完成。

當(dāng)饋線殘壓低于8kv時(shí)，故判裝置判定為永久性故障，通過控制程序閉鎖故障饋線保護(hù)的自動(dòng)重合閘?？刂苾x顯示“99x”信息，同時(shí)發(fā)出《永久性故障》光字牌及音響信號(hào)報(bào)警；

當(dāng)饋線殘留電壓大于8kv時(shí)，裝置判斷為瞬時(shí)性故障，允許饋線保護(hù)裝置啟動(dòng)重合閘，饋線斷路器（DL）合閘送電。

1.1.2國外故障判斷裝置

哈大線牽引變電所27.5kV側(cè)主接線如圖2所示：與國內(nèi)牽引變電所不同的是備用饋線代替了旁路母線，且多了一條測試母線，該測試母線通過隔離開關(guān)、電阻、負(fù)荷開關(guān)與工作母線相連，也可以看作是工作母線的一個(gè)負(fù)載。通過測試母線來實(shí)現(xiàn)OLPA（接觸網(wǎng)線路自動(dòng)檢測）和OLRA（變電所反向電壓監(jiān)測）兩項(xiàng)檢測功能。

OLPA接觸網(wǎng)線路自動(dòng)檢測自動(dòng)執(zhí)行過程如下：

（1）211斷路器合閘命令發(fā)出或接觸網(wǎng)保護(hù)啟動(dòng)211斷路器跳閘后。

（2）大連方向饋線間隔負(fù)荷開關(guān)3111合閘，電壓經(jīng)2311、CDZ、3311、3111構(gòu)成回路，如圖2中實(shí)線箭頭所示路徑。

（3）電壓經(jīng)測試回路送出后，測試電壓互感器CYH測得的回路電壓與OLPA程序中的電壓設(shè)定值比較，測試電壓若高于設(shè)定值，則認(rèn)為接觸網(wǎng)無短路，3111斷開，測試成功，211合閘，反之，測試失敗，211不能合閘。

1.2北京恒通達(dá)功能與德國LTS2000設(shè)備區(qū)別

（1）一次圖區(qū)別，由于供電接觸網(wǎng)外線設(shè)備不同造成一次主接線形制不同，同時(shí)使用的設(shè)備也有所區(qū)別（隔開），國產(chǎn)使用組合電器，在故判是使用真空斷路器瞬時(shí)點(diǎn)動(dòng)合閘，進(jìn)口設(shè)備使用負(fù)荷隔離開關(guān)進(jìn)行短時(shí)的分合。

（2）在與綜自系統(tǒng)結(jié)合方面，國產(chǎn)設(shè)備獨(dú)立于綜合自動(dòng)化系統(tǒng)系統(tǒng)，僅提供接口；進(jìn)口設(shè)備則是與綜自設(shè)備結(jié)合一體，本身就是LTS2000裝置中的自動(dòng)控制單元。

1.3功能的區(qū)別

進(jìn)口設(shè)備與綜自系統(tǒng)結(jié)合到一起，本身還包括了進(jìn)線自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能（220KV）以及變電所反向電壓監(jiān)測功能，本身能力要強(qiáng)于國產(chǎn)設(shè)備。兩種產(chǎn)品除了故判檢測以外，還有其他的一些引申功能。

北京恒通達(dá)功能與德國LTS2000功能對(duì)比表（或文字?jǐn)⑹觯海ū?）

2　通過軟件實(shí)現(xiàn)的故障判斷裝置

通過軟件來實(shí)現(xiàn)故障性質(zhì)判斷，主要是通過分析跳閘參數(shù)，將饋線發(fā)生故障跳閘確定是否進(jìn)行自動(dòng)重合閘。這部分功能直接由綜自系統(tǒng)通過大電流閉鎖重合閘來實(shí)現(xiàn)。

秦沈線目前采用保護(hù)判定重合閘條件，每次跳閘后直接啟動(dòng)自動(dòng)重合閘，在故障電流超過電流速斷定值的2倍時(shí)，閉鎖重合閘。（在保護(hù)中沒有大電流閉鎖重合閘的設(shè)備上，故障時(shí)啟動(dòng)重合閘，在利用后加速動(dòng)作來進(jìn)行保護(hù)。）

由于新建的變電所標(biāo)準(zhǔn)提高，設(shè)備耐受過電流的能力較之過去有很大提高，這種方式在軟件上的易于實(shí)現(xiàn)有很強(qiáng)的可操作性。而隨著高鐵變電所AT方式主接線的復(fù)雜化，目前新建變電所和高鐵變電所多采用這種方式。

本文中上述兩種通過硬件實(shí)現(xiàn)故障性質(zhì)判斷的設(shè)備雖然已經(jīng)不再成為主流設(shè)備，但是仍然不失為在故障性質(zhì)判斷方面的一種有益的探索。

中國的高速鐵路處于大發(fā)展的有利時(shí)機(jī)，故障性質(zhì)判斷是設(shè)備運(yùn)行中的重要環(huán)節(jié)。發(fā)揮好故障性質(zhì)判斷裝置，有利于對(duì)現(xiàn)場故障信息進(jìn)行正確的分析判斷，有利于提高故障搶修，進(jìn)而確保供電安全。

［1］孫道東.LTS2000 裝置在哈大線牽引變電所的應(yīng)用［J］.電氣化鐵道，2007（2）:21-24.

［2］甄磊.交直電力機(jī)車負(fù)荷下的直供加回流牽引供電方式的跳閘參數(shù)分析［J］.遼寧鐵道遼寧鐵道，2011（3）.