饋出線線路阻抗角顯示異常的排查及處理措施

馬貴榮

（國能朔黃鐵路發(fā)展有限責任公司原平分公司，山西忻州 034100）

0 引言

牽引變電所饋出線線路阻抗角是線路保護測控裝置的重要參數(shù)，但由于日常巡視、檢修與試驗傳動中較少涉及這項數(shù)據(jù)，阻抗角的重要性與影響容易被忽視。阻抗角出現(xiàn)異常后并不會導致牽引變電所立刻出現(xiàn)故障，只是作為一個隱患潛伏起來，在線路保護測控裝置中的距離保護與電流保護動作時，有一定概率引起保護裝置的拒動或誤動，后果具有隱蔽性。由于某牽引變電所2015 年進行了AT 供電改造，其27.5 kV 高壓室開關均采用GIS 密閉設備，這使得排查隱患過程中，需要校驗電流與電壓二次回路極性時，技術(shù)人員必須采用全新的工藝方法。本文介紹饋出線線路阻抗角隱患的排查過程，對可能產(chǎn)生的惡劣影響進行了分析，介紹排查過程中引用的新的校驗電壓、電流二次回路極性的工藝方法，為技術(shù)人員處理同類故障提供便利。

1 隱患現(xiàn)象

2016 年5 月4 日20：36：43，某變電所牽引214 開關過流I段動作，214 開關重合成功。跳閘發(fā)生后，巡視所內(nèi)設備未發(fā)現(xiàn)異常。當時區(qū)間上行有1 輛萬噸、1 輛小列，對線路機車無影響，變電所值班人員巡視所內(nèi)設備一切正常。

技術(shù)人員在查閱故障報告時，發(fā)現(xiàn)214 饋線線路阻抗值均為負數(shù)，阻抗角為247.5°，與214 饋線保護裝置整定值有明顯差異，214 饋線保護裝置線路阻抗角整定值為75°，兩者相差近180°，存在阻抗角度反向的可能。

2 隱患排查

技術(shù)人員對故障報告進行分析，判斷有以下3 種可能：①214饋線18LH 極性錯誤；②214 微機保護裝置內(nèi)部采樣不正確；③母線5YH、6YH 電壓二次回路接線接反。

2.1 校驗214 饋線18LH 極性

由于某變電所牽引設備經(jīng)過AT 供電改造，其27.5 kV 高壓室開關均采用GIS 密閉設備，這使得214 饋線電流互感器處于密封狀態(tài)，本體不可見，而若想校驗電流互感器的極性，必須在電流互感器本體的一次側(cè)兩端施加直流電源，這給技術(shù)人員的隱患排查帶來了困難。結(jié)合某變電所牽引主接線圖（圖1），制定校驗18LH 極性的方法：由213LHT 與214LHT 通過開關與刀閘的分合形成一條電流回路，由213LHF 與214LHF 通過開關與刀閘的分合形成一條電流回路，而直流電源的施加點，選擇在W2131、W2141GK 靠變電所處。

圖1 變電所饋線主接線

利用天窗點，在W2131、W2141GK 靠變電所側(cè)安裝測試線，一人負責接線并極性測試：電池的正極接在W2131GK 的T 相，電池的負極接在W2141GK 的T 相；另一人與控制人員做好呼喚應答。

控制室內(nèi)2 人，其中一人按照主接線圖依次操作開關：斷開2131D、2141D；合上2131、2141GK，213、214DL。另外一人負責拆除電流互感器二次連片，操作指針式多用表。指針式多用表紅色表筆接T411（T421），黑色表筆接N411（N421）。

校驗結(jié)果：從網(wǎng)開關電纜至控制室內(nèi)端子排校驗的電流互感器極性為減極性。說明所有饋線電流互感器（包括T、F 相）極性均與18LH-T、18LH-T 的極性一樣；測試方法也一樣。

經(jīng)過上述排查，技術(shù)人員確定電流互感器的極性并未接反。初步判斷是微機保護裝置內(nèi)部采樣錯誤或母線5YH、6YH 電壓二次回路接線接反。

2.2 檢查214 微機保護裝置交流采集

在控制室214 微機保護裝置上施加電壓電流矢量（以電流I為基準，電壓超前電流30°）：甩開電流二次連片，將電流線接在靠保護裝置一側(cè)；甩開YMT、YMF、YMN 二次線，將電壓線接在YMT、YMF、YMN 端子上。因保護裝置內(nèi)部∠U1采集的是T 相電壓的相位角度，∠U2采集的是F 相電壓的相位角度，且二者互差180°。保護裝置顯示：∠I=0°、∠IT=0°、∠IF=180°、∠U=30°、∠U1=30°、∠U2=-150°。判斷結(jié)果：保護裝置內(nèi)部采樣正確。

2.3 檢查母線5YH、6YH 電壓二次回路接線

拆除5YH、6YH 斷路器GIS 柜后柜擋板，并拆除5、6YH 本體至GIS 柜端子排的二次線，并做好標記。從5YH 本體二次線進行查找，發(fā)現(xiàn)5YH 電壓互感器的二次線接在6YH 的電壓二次回路中。又從6YH 本體二次線進行查找，發(fā)現(xiàn)6YH 電壓互感器的二次線接在5YH 電壓回路中。

判斷結(jié)果：5YH、6YH 本體至GIS 柜端子排的二次線在安裝電壓互感器時接反。分析原因為5YH、6YH 本體二次接線無線號標示，并且施工接線人員在接線時5YH、6YH 二次線從后柜穿入前柜時沒有確認，造成接線錯誤。

將接反的二次線調(diào)整后，天窗結(jié)束及行車后一段時間觀察保護裝置顯示的電壓、電流的相位角度是正確的。

需要說明的是：①保護裝置內(nèi)部∠U1、∠I1采集的是T 相電壓電流的相位角度，∠U2、∠I2采集的是F 相電壓的相位角度，且∠U1與∠U（2∠I1與∠I2）互差180°?！蟄、∠I 是T、F 相電壓電流的向量差；②天窗結(jié)束及行車后，仍要繼續(xù)觀察保護裝置的相位角度。

3 隱患危害

某牽引變電所饋線距離保護裝置中，距離電阻與距離電抗以I 段保護為例，整定公式為（1）、（2）、（3），R1、X1分別對應距離I 段電阻、距離I 段電抗。

其中，L 為牽引網(wǎng)長度；Z0為牽引網(wǎng)單位阻抗；α 為線路阻抗角；Umin為最小運行方式下變電所母線電壓；Ifmax為最大負荷電流；Ψ 為線路負荷角，一般取37°；n1、ny為電流互感器變比、電壓互感器變比；Kk為可靠系數(shù)，一般取1.2～1.3。

214 饋線保護配置中，阻抗特性投入平行四邊形，其距離保護阻抗特性如圖2 所示。

圖2 平行四邊形阻抗特性

通過式（1）、（2）、（3）可以看出，當214YHT、F 反相后，由于AT 供電方式下，T、F 相電壓大小相等方向相反，阻抗又是電壓向量與電流向量的比值，所以線路阻抗角由75°變?yōu)?55°。

將新阻抗角以α+π 代入式（1）、（2）、（3），因為sin（α+π）=-sinα，tg（α+π）=tgα，可得：

可以發(fā)現(xiàn)，電抗定值是先前的負值，這在坐標軸形成的新平行四邊形阻抗特性如圖3 所示。

從圖3 可以看出，在電壓反相后，平行四邊形由正向變?yōu)榉聪?，主要動作范圍由第一象限變?yōu)榈谌笙?，這意味著原先整定值中應該動作的條件，在電壓反相后很有可能拒動或誤動。

圖3 反相后的平行四邊形阻抗特性

若在保護裝置中，電流保護投入了功率方向，則方向繼電器靈敏角α 取的是線路阻抗角α，可以整定。方向特性如圖4 所示。當電壓反相后，α 變?yōu)棣?π，則方向特性如圖5 所示。

圖4 功率方向特性

圖5 反相后的功率方向特性

可以看出，當電流速斷投入功率方向后，隨著線路阻抗角的改變，動作范圍也在發(fā)生變化。

4 結(jié)束語

通過對某牽引變電所饋出線阻抗特性角數(shù)據(jù)異常的隱患排查與分析，可以看出當阻抗特性角出現(xiàn)錯誤后，會在線路故障跳閘時造成保護拒動或誤動，對鐵路運輸造成惡劣影響。針對此種情況，變電所值班人員與維護人員應在巡視或作業(yè)過程中貫徹標準化作業(yè)程序，對定值的更改與整定做好詳細記錄，對電壓、電流回路二次接線的拆接做好標記，同時在施工過程中做好二次回路校驗。