京滬高鐵特殊供電方式保護(hù)整定值分析與改進(jìn)

田立中，張琳娜，馮文彬

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京滬高鐵特殊供電方式保護(hù)整定值分析與改進(jìn)

田立中，張琳娜，馮文彬

針對(duì)京滬高鐵天津樞紐接觸網(wǎng)供電方式改變后，由于保護(hù)定值原因引起華苑變電所211、212饋線保護(hù)多次發(fā)生非正常跳閘，經(jīng)理論分析、檢查測(cè)試，找出了保護(hù)誤動(dòng)和越級(jí)跳閘的原因，并提出了行之有效的改進(jìn)措施。

變電所；特殊供電方式；保護(hù)整定值；分析；改進(jìn)

0 引言

饋線保護(hù)裝置作為接觸網(wǎng)設(shè)備的主保護(hù)裝置，在京滬高鐵各牽引變電所、AT所、分區(qū)所得到了廣泛應(yīng)用，其在牽引變電所保護(hù)系統(tǒng)中占有重要位置。但是近一年來，華苑變電所211、212饋線保護(hù)裝置多次出現(xiàn)誤動(dòng)和越級(jí)跳閘故障，直接影響牽引變電所正常供電及高鐵的運(yùn)輸安全。

1 華苑變電所211、212饋線保護(hù)誤動(dòng)

1.1 故障現(xiàn)象

2015年1月，天津樞紐京滬高速鐵路至天津西站北聯(lián)絡(luò)線（以下簡(jiǎn)稱京津北聯(lián)）開通后，華苑變電所211、212饋線保護(hù)裝置多次發(fā)生誤動(dòng)作跳閘。如2015年4月22日5：27，華苑變電所211、212斷路器跳閘，重合閘成功，測(cè)距裝置指示為211T線故障；同時(shí)曹莊AT所兼開閉所274斷路器跳閘，重合閘成功。跳閘后，經(jīng)巡視發(fā)現(xiàn)京津北聯(lián)上行接觸網(wǎng)線路有放電點(diǎn)，線路下方有死鳥，調(diào)取監(jiān)控視頻發(fā)現(xiàn)有放電現(xiàn)象，因此可以判定該次華苑變電所211、212饋線跳閘為越級(jí)誤動(dòng)作跳閘。下文對(duì)該起故障進(jìn)行分析探究。

1.2 越級(jí)誤動(dòng)作原因分析

經(jīng)過對(duì)該保護(hù)裝置的阻抗保護(hù)、電流保護(hù)整定值以及四邊形特性進(jìn)行測(cè)試，其結(jié)果表明一切正常，排除了保護(hù)裝置自身出現(xiàn)故障的可能性。

接觸網(wǎng)故障點(diǎn)出現(xiàn)在京津北聯(lián)上行，對(duì)應(yīng)的曹莊AT所兼開閉所274饋線跳閘的同時(shí)，上一級(jí)華苑變電所211、212饋線仍跳閘，初步判斷為曹莊AT所兼開閉所274饋線保護(hù)整定值與華苑變電所211、212饋線的保護(hù)整定值存在不匹配問題。

1.2.1 華苑變電所211、212饋線供電范圍

圖1為華苑變電所211、212饋線供電示意圖。

在京滬高鐵正線的曹莊AT所兼開閉所的“T”線上引出273、274兩路饋線，為京津北聯(lián)上下行接觸網(wǎng)供電（直供加回流方式），如圖1中虛線部分所示。京津北聯(lián)開通后，華苑變電所211、212饋線的供電范圍變?yōu)樵诰€華苑至雙口接觸網(wǎng)（全并聯(lián)AT供電）基礎(chǔ)上，又增加了京津北聯(lián)曹莊AT所273、274饋線接觸網(wǎng)（直供加回流）。

1.2.2 原因分析

京津北聯(lián)開通前，華苑變電所饋線正常運(yùn)行方式下主保護(hù)的配置：變電所饋線設(shè)置阻抗、電流速斷保護(hù)，動(dòng)作時(shí)限0.1 s；分區(qū)所、AT所設(shè)置失壓保護(hù)，動(dòng)作時(shí)限1 s。當(dāng)接觸網(wǎng)故障時(shí)，保護(hù)動(dòng)作時(shí)序：變電所饋線保護(hù)上下行阻抗Ⅰ段動(dòng)作?AT所和分區(qū)所饋線出現(xiàn)失壓保護(hù)跳閘?變電所饋線重合閘?分區(qū)所饋線檢有壓重合閘?AT所饋線檢有壓重合閘。

京津北聯(lián)開通后，曹莊AT所兼開閉所新增加273、274饋線主保護(hù)配置阻抗Ⅰ、Ⅱ段保護(hù)，動(dòng)作時(shí)限均是0.1 s；華苑變電所饋線保護(hù)整定值未做調(diào)整。

分析比較發(fā)現(xiàn)，273、274饋線阻抗Ⅰ段保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限與上一級(jí)變電所饋線的阻抗保護(hù)時(shí)限完全相同，兩者之間沒有級(jí)差；當(dāng)273或274接觸網(wǎng)線路故障時(shí)，也會(huì)引起華苑變電所211、212饋線阻抗保護(hù)啟動(dòng)，由于時(shí)限完全相同，會(huì)與273或274饋線同時(shí)出口，啟動(dòng)斷路器跳閘。

上下級(jí)保護(hù)動(dòng)作時(shí)限級(jí)差設(shè)置不當(dāng)造成選擇性缺失，也是造成華苑變電所211、212饋線保護(hù)越級(jí)跳閘的原因。

圖1 華苑變電所211、212饋線供電示意圖

2 選擇保護(hù)整定值調(diào)整方案

為解決該問題，收集并分析跳閘數(shù)據(jù)后，提出了以下2個(gè)備選調(diào)整方案。

2.1 調(diào)整華苑變電所211、212饋線動(dòng)作時(shí)限

將華苑變電所211、212饋線的阻抗Ⅰ段保護(hù)動(dòng)作時(shí)限由0.1 s增大至0.2 s，避開273、274饋線保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限。該方案可以解決上下級(jí)保護(hù)的級(jí)差問題，在下一級(jí)開閉所饋線接觸網(wǎng)故障時(shí)，上一級(jí)變電所饋線阻抗保護(hù)因時(shí)限較長(zhǎng)而不出口跳閘。但華苑變電所時(shí)限增大也帶來了新問題：在變電所饋線供電范圍內(nèi)的正線接觸網(wǎng)故障時(shí)，饋線保護(hù)動(dòng)作出口到跳閘可能延時(shí)0.1 s，增大了幾千安短路電流對(duì)接觸網(wǎng)的沖擊時(shí)間，給接觸網(wǎng)設(shè)備的安全運(yùn)行帶來不利，可能導(dǎo)致次生設(shè)備故障，因而該方案不可取。

2.2 調(diào)整開閉所饋線保護(hù)整定值

（1）將曹莊AT所兼開閉所273、274饋線阻抗Ⅰ、Ⅱ段保護(hù)動(dòng)作時(shí)限由既有的0.1 s調(diào)整為0 s，即饋線保護(hù)動(dòng)作不再設(shè)定延時(shí)，不再考慮避開機(jī)車故障的時(shí)限要求。

（2）修改曹莊AT所273、274饋線保護(hù)裝置程序參數(shù)，將裝置程序中設(shè)定的動(dòng)作時(shí)限最小值由0.03 s調(diào)整為0 s（該裝置由成都交大許繼電氣有限責(zé)任公司生產(chǎn)）。

在同時(shí)完成上述調(diào)整后，理論上可解決曹莊開閉所饋線與華苑變電所饋線保護(hù)動(dòng)作時(shí)限的級(jí)差問題，實(shí)現(xiàn)上下級(jí)保護(hù)的選擇性；但是調(diào)整后的級(jí)差屬于小級(jí)差范圍，不能可靠保證解決越級(jí)跳閘問題，需在運(yùn)行中通過實(shí)際跳閘來加以驗(yàn)證。

2.3 調(diào)整方案確定

考慮京滬高鐵正線故障時(shí)短路電流較大，為避免短路電流對(duì)接觸網(wǎng)的長(zhǎng)時(shí)間沖擊，保證京滬高鐵正線供電設(shè)備安全，最終確定采用調(diào)整開閉所饋線保護(hù)整定值的方案。

3 調(diào)整方案的實(shí)施效果

按第2.2節(jié)所述方案對(duì)曹莊AT所兼開閉所保護(hù)整定值進(jìn)行調(diào)整后，開閉所273、274饋線在2016年1月13日、6月28日發(fā)生了3次阻抗Ⅰ、Ⅱ段保護(hù)動(dòng)作跳閘（6月28日發(fā)生2次），均未造成華苑變電所211、212饋線越級(jí)跳閘，保證了京滬高鐵的可靠供電。

上述保護(hù)整定值調(diào)整方案，對(duì)解決樞紐地區(qū)特殊供電方式下多級(jí)保護(hù)的選擇性問題具有一定的借鑒意義。

4 結(jié)語(yǔ)

由于京滬高鐵接觸網(wǎng)采用特殊的供電方式，故需通過實(shí)際跳閘分析其對(duì)變電所故障測(cè)距準(zhǔn)確性的影響。采用全并聯(lián)AT供電方式的變電所故標(biāo)裝置大多采用AT中性點(diǎn)吸上電流比測(cè)距原理來實(shí)現(xiàn)，在接觸網(wǎng)正線發(fā)生故障同時(shí)岔線又有機(jī)車取流時(shí)，會(huì)影響AT所的吸上電流值，雖然機(jī)車取流相較于幾千安短路電流很小，但是影響究竟有多大，需積累跳閘數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析。

建議樞紐地區(qū)盡可能不采用劈叉式或其他特殊供電方式。隨著動(dòng)車組開行的增多及對(duì)供電可靠性要求的提高，建議樞紐地區(qū)的接觸網(wǎng)供電方式盡量滿足分場(chǎng)分束供電要求，盡可能從變電所或有一路獨(dú)立進(jìn)線電源的開閉所饋出，以解決聯(lián)絡(luò)線、站場(chǎng)的供電問題，滿足實(shí)際運(yùn)行中停電檢修需求，縮小設(shè)備故障影響的范圍。

With regard to modification of overhead contact system power supply modes for Tianjin Hub on Beijing-Shanghai high speed railways, several times of abnormal tripping of 211 and 212 feeder protection have been occurred in Huayuan substation, through theoretical analysis, inspection and tests, the causes to protection errors and over-zone tripping have been found, and feasible measures for improvement have been put forward.

Substation; special power supply mode; protection settings; analysis; improvement

U223.8+2

B

1007-936X(2017)03-0031-03

2016-09-18

田立中.北京鐵路局供電處，高級(jí)工程師，電話：18611607318；張琳娜.北京鐵路局供電處，高級(jí)工程師；馮文彬.朔黃鐵路公司調(diào)度指揮中心，工程師。