高鐵饋線距離保護電流互感器極性的判斷

楊煥忠，張 明

（鄭州鐵路局洛陽供電段，1.工程師；2.技師，河南 洛陽 471OOO）

高鐵饋線距離保護電流互感器極性的判斷

楊煥忠1，張 明2

（鄭州鐵路局洛陽供電段，1.工程師；2.技師，河南 洛陽 471OOO）

從鄭西高鐵的饋線距離保護拒動著手，分析全并聯AT供電方式下饋線距離保護元件中T線和F線的合成電流對饋線距離保護的影響，提出了高鐵在全并聯供電方式下饋線距離保護回路電流互感器的極性檢查方法和檢查措施。

高速鐵路；距離保護；互感器；合成電流；流互極性

10.13572/j.cnki.tdyy.2015.01.013

新建牽引變電所在施工時饋線側電流互感器極性接反或者設備檢修試驗時造成饋線側電流互感器極性接反及流互極性短接，在故障情況下將引起饋線側距離保護拒動，牽引變壓器的低壓啟動過電流保護越級動作造成越級跳閘。

如：2012年9月11日13：24，鄭西高鐵某變電所101，201，203斷路器跳閘，1#、3#主變后備保護裝置給出高壓側A相過流動作信號，電笛響。牽引變壓器高壓側參數：UA=59.35 V，UB=59.30 V，UC=60.85 V，IA=0.72 A，IB=0.68 A，IC=0.05 A牽引變壓器低壓側參數：UA=117.9 V，UB=209.6 V，UC=197.8 V，IA= 2.15 A，IB=0.15 A（當時運行方式為1#電源帶1#、、3#變運行，接觸網4條饋線運行）。213、214 DL短路電流分別為2137 A、2 162 A，3#饋線短路阻抗Z 213= -26.25-j 70.42，4#短路阻抗Z214=-25.92-j 72.03。經調查造成該故障的原因是：213、214電流極性接反導致饋線距離保護不啟動，致使牽引變壓器的高壓側低壓啟動過電流保護越級動作。為此提出了對高鐵在全并聯供電方式下饋線距離保護回路電流互感器的極性檢查方法和檢查措施，以防止電流極性接反對饋線距離保護裝置的影響。

1 饋線距離保護裝置的原理及特性

1.1 高鐵饋線保護測控裝置的工作原理高鐵饋線保護測控裝置的電流是接觸網、正饋線電流輸入饋線保護測控裝置后，在饋線保護測控裝置內部進行合成計算，即電流為接觸網電流和正饋線電流的合成，其計算公式如下：

高鐵饋線距離保護阻抗計算公式如下：

式中：電壓U二次電壓取接觸網電壓的2倍；

ī為二次電流接觸網和正饋線的合成電流。

根據以上2個公式可知，高鐵饋線距離保護的阻抗計算要考慮到電流互感器的極性。AT供電方式饋線保護測控裝置接線見圖1所示。

圖1 AT供電方式饋線保護測控裝置接線圖

1.2 鄭西高鐵饋線距離保護啟動元件及特性當鄭西高鐵饋線距離保護裝置僅投入距離保護而不投入其他保護時，距離保護依靠突變量啟動；當裝置投入距離保護還投入其他保護（如電流速斷保護）時，距離保護不僅依靠突變量啟動，還能靠投入的其他保護的模值啟動。電流突變量啟動，動作判據為：

式中：T為采樣周期；

Iqd為突變量啟動定值。

模值啟動，在最大電流大于電流速斷、三段過流或反時限過流保護定值或電壓小于低壓保護電壓定值時啟動（某一段保護只有投入時，該保護啟動功能才有效）。高鐵饋線距離保護的特性如圖1所示。

圖2 距離保護阻抗特性圖

2 互感器極性對距離保護裝置的影響

由于饋線距離保護測控裝置DK 3 520中電流為接觸網和正饋線的合成電流，如果接觸網或者正饋線電流互感器極性出現問題，將影響饋線距離保護測控裝置DK 3 520的正確動作。根據饋線保護測控裝置的動作原理，一是要保護測控裝置中接觸網電流和正饋線電流的合成電流正確，二是要接觸網和正饋線之間的極性正確，才能保證饋線距離保護裝置DK 3 520正確動作。針對上述情況可以通過動車組正常運行取流時，查看饋線距離保護裝置DK 3 520中的電壓與電流的角度來驗證，即通過采集電壓與電流來驗證電壓、電流的相位關系，可避免電流互感器極性接反。或者在有動車組運行時，在變電所按下DK 3 571 A故障測距裝置上的1 ZC（召測按鈕）啟動DK 3 571 A故障測距裝置，根據故障測距裝置采集的數據進行分析判斷；再就是要考慮到接觸網和正饋線電流互感器保護繞組由于施工人員素質不高或粗心大意致使正饋線極性接錯，造成與接觸網電流同相位，使饋線保護測控裝置DK 3 520中的合成電流為0或遠遠小于正常值，例如正饋線保護繞組電流互感器極性接反，動車組運行在牽引變電所和AT所之間時，在全并聯AT運行方式下且動車組距牽引變電所較近時，牽引變電所接觸網電流往往比正饋線電流大很多，因此通過動車組取流時可以判斷接觸網與正饋線的電流互感器的極性是否正確；當動車組在AT所和分區所之間正常運行時，此時接觸網電流與正饋線電流大小相等、方向相反，在饋線距離保護裝置DK 3 520中接觸網和正饋線的合成電流為接觸網電流的2倍，如果正饋線電流互感器極性接錯，將造成饋線距離保護裝置DK 3 520中接觸網和正饋線的合成電流為零，如果僅憑工作人員觀察還是很難判斷，造成的后果是在接觸網或正饋線對地短路故障時，阻抗保護及電流保護拒動，造成越級跳閘，該現象可以間接判斷接入阻抗保護裝置的電流極性錯誤。

3 電流互感器極性的判斷

3.1 利用極性試驗的方法判斷電流互感器的一、二次側都有引出端子，根據電流互感器的極性原理，使用1.5 V的干電池和一個萬用表（電流毫安檔）按電流互感器極性校驗接線圖（圖3）接線來判定電流互感器一、二次側之間的加極性或減極性，干電池正極接電流互感器一次側的A端，負極通過點動開關S接電流互感器一次側的X端，電流互感器二次線圈端子a，x之間接一塊萬用表（電流毫安檔），瞬時閉合點動開關S，若萬用表指針正偏，則二次線圈a端與一次線圈A端為同名端；若萬用表指針反偏，則二次線圈x端與一次線圈A端為同名端。

圖3 電流互感器極性校驗接線圖

3.2 利用波形進行判斷在故障時利用DK 3 520裝置錄波軟件進行錄波，通過波形進行綜合判斷，來檢查饋線接觸網電壓與接觸網與正饋線的合成電流的夾角，可以判斷饋線電流互感器保護繞組的極性正確與否。

1）通過動車組正常取流時的電壓及電流的波形（見圖4），可以很清晰看到接觸網T線電流和電壓相位相同、相位差為0°，而接觸網和正饋線的電流方向相反、相位差為180°。

圖4 正常運行時電壓及電流的波形圖

2）通過動車組在下坡道運行或緊急制動時，牽引電動機處于發電狀態向接觸網上反送電的波形（見圖5），可以很清晰地看到接觸網電流和電壓之間相位相反、相位差為180°而接觸網和正饋線電流方向也相反、相位差為180°。

圖5 反送電電壓電流波形圖

3）通過正饋線對地短路時的波形圖（圖6）可知，正饋線電流超前電壓70°，由于接觸網和正饋線電流極性相反，因此利用電壓與電流之間的阻抗角度為70°對地短路時波形可以很好驗證接觸網電流、正饋線電流以及接觸網電壓之間的關系。

圖6 接觸網短路時波形圖

4）通過接觸網電流、正饋線電流極性接反的波形（見圖7）可知接觸網電流、正饋線電流相位相同。根據短路點位置不同分兩種情況，一種當短路點在AT所與分區所之間且靠近分區所時接觸網電流、正饋線電流近視相等，若電流互感器極性接反，其接觸網電流、正饋線電流合成電流近視為0，將導致距離保護拒動；另一種當短路點在變電所與AT所之間時且靠近變電所側，由于接觸網電流、正饋線電流相位相同且接觸網電流、正饋線電流數值相差較大，若電流互感器極性接反，接觸網電流、正饋線電流疊加后仍然有可能導致保護裝置動作。

圖7 饋線接觸網正饋線流互極性錯誤時的波形圖

4 結束語

利用綜合自動化系統的保護特點，可以在不影響設備運行的情況下，通過采集饋線電流及電壓參數及波形，來有效的判斷GIS開關柜內的電流互感器的極性，很好防止設備檢修試驗后，由于人為原因造成電流互感器極性接反，引起斷路器拒動。

U224.2+4，U226.5+1

B

1006-8686（2015）0038-03