京滬高鐵特殊供電方式保護整定值分析與改進

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整定值分析與改進

田立中，張琳娜，馮文彬

針對京滬高鐵天津樞紐接觸網供電方式改變后，由于保護定值原因引起華苑變電所211、212饋線保護多次發生非正常跳閘，經理論分析、檢查測試，找出了保護誤動和越級跳閘的原因，并提出了行之有效的改進措施。

變電所；特殊供電方式；保護整定值；分析；改進

0 引言

饋線保護裝置作為接觸網設備的主保護裝置，在京滬高鐵各牽引變電所、AT所、分區所得到了廣泛應用，其在牽引變電所保護系統中占有重要位置。但是近一年來，華苑變電所211、212饋線保護裝置多次出現誤動和越級跳閘故障，直接影響牽引變電所正常供電及高鐵的運輸安全。

1 華苑變電所211、212饋線保護誤動

1.1 故障現象

2015年1月，天津樞紐京滬高速鐵路至天津西站北聯絡線（以下簡稱京津北聯）開通后，華苑變電所211、212饋線保護裝置多次發生誤動作跳閘。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，測距裝置指示為211T線故障；同時曹莊AT所兼開閉所274斷路器跳閘，重合閘成功。跳閘后，經巡視發現京津北聯上行接觸網線路有放電點，線路下方有死鳥，調取監控視頻發現有放電現象，因此可以判定該次華苑變電所211、212饋線跳閘為越級誤動作跳閘。下文對該起故障進行分析探究。

1.2 越級誤動作原因分析

經過對該保護裝置的阻抗保護、電流保護整定值以及四邊形特性進行測試，其結果表明一切正常，排除了保護裝置自身出現故障的可能性。

接觸網故障點出現在京津北聯上行，對應的曹莊AT所兼開閉所274饋線跳閘的同時，上一級華苑變電所211、212饋線仍跳閘，初步判斷為曹莊AT所兼開閉所274饋線保護整定值與華苑變電所211、212饋線的保護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，為京津北聯上下行接觸網供電（直供加回流方式），如圖1中虛線部分所示。京津北聯開通后，華苑變電所211、212饋線的供電范圍變為在京滬正線華苑至雙口接觸網（全并聯AT供電）基礎上，又增加了京津北聯曹莊AT所273、274饋線接觸網（直供加回流）。

1.2.2 原因分析

京津北聯開通前，華苑變電所饋線正常運行方式下主保護的配置：變電所饋線設置阻抗、電流速斷保護，動作時限0.1 s；分區所、AT所設置失壓保護，動作時限1 s。當接觸網故障時，保護動作時序：變電所饋線保護上下行阻抗Ⅰ段動作?AT所和分區所饋線出現失壓保護跳閘?變電所饋線重合閘?分區所饋線檢有壓重合閘?AT所饋線檢有壓重合閘。

京津北聯開通后，曹莊AT所兼開閉所新增加273、274饋線主保護配置阻抗Ⅰ、Ⅱ段保護，動作時限均是0.1 s；華苑變電所饋線保護整定值未做調整。

分析比較發現，273、274饋線阻抗Ⅰ段保護的動作時限與上一級變電所饋線的阻抗保護時限完全相同，兩者之間沒有級差；當273或274接觸網線路故障時，也會引起華苑變電所211、212饋線阻抗保護啟動，由于時限完全相同，會與273或274饋線同時出口，啟動斷路器跳閘。

上下級保護動作時限級差設置不當造成選擇性缺失，也是造成華苑變電所211、212饋線保護越級跳閘的原因。

圖1 華苑變電所211、212饋線供電示意圖

2 選擇保護整定值調整方案

為解決該問題，收集并分析跳閘數據后，提出了以下2個備選調整方案。

2.1 調整華苑變電所211、212饋線動作時限

將華苑變電所211、212饋線的阻抗Ⅰ段保護動作時限由0.1 s增大至0.2 s，避開273、274饋線保護的動作時限。該方案可以解決上下級保護的級差問題，在下一級開閉所饋線接觸網故障時，上一級變電所饋線阻抗保護因時限較長而不出口跳閘。但華苑變電所時限增大也帶來了新問題：在變電所饋線供電范圍內的正線接觸網故障時，饋線保護動作出口到跳閘可能延時0.1 s，增大了幾千安短路電流對接觸網的沖擊時間，給接觸網設備的安全運行帶來不利，可能導致次生設備故障，因而該方案不可取。

2.2 調整開閉所饋線保護整定值

（1）將曹莊AT所兼開閉所273、274饋線阻抗Ⅰ、Ⅱ段保護動作時限由既有的0.1 s調整為0 s，即饋線保護動作不再設定延時，不再考慮避開機車故障的時限要求。

（2）修改曹莊AT所273、274饋線保護裝置程序參數，將裝置程序中設定的動作時限最小值由0.03 s調整為0 s（該裝置由成都交大許繼電氣有限責任公司生產）。

在同時完成上述調整后，理論上可解決曹莊開閉所饋線與華苑變電所饋線保護動作時限的級差問題，實現上下級保護的選擇性；但是調整后的級差屬于小級差范圍，不能可靠保證解決越級跳閘問題，需在運行中通過實際跳閘來加以驗證。

2.3 調整方案確定

考慮京滬高鐵正線故障時短路電流較大，為避免短路電流對接觸網的長時間沖擊，保證京滬高鐵正線供電設備安全，最終確定采用調整開閉所饋線保護整定值的方案。

3 調整方案的實施效果

按第2.2節所述方案對曹莊AT所兼開閉所保護整定值進行調整后，開閉所273、274饋線在2016年1月13日、6月28日發生了3次阻抗Ⅰ、Ⅱ段保護動作跳閘（6月28日發生2次），均未造成華苑變電所211、212饋線越級跳閘，保證了京滬高鐵的可靠供電。

上述保護整定值調整方案，對解決樞紐地區特殊供電方式下多級保護的選擇性問題具有一定的借鑒意義。

4 結語

由于京滬高鐵接觸網采用特殊的供電方式，故需通過實際跳閘分析其對變電所故障測距準確性的影響。采用全并聯AT供電方式的變電所故標裝置大多采用AT中性點吸上電流比測距原理來實現，在接觸網正線發生故障同時岔線又有機車取流時，會影響AT所的吸上電流值，雖然機車取流相較于幾千安短路電流很小，但是影響究竟有多大，需積累跳閘數據進一步分析。

建議樞紐地區盡可能不采用劈叉式或其他特殊供電方式。隨著動車組開行的增多及對供電可靠性要求的提高，建議樞紐地區的接觸網供電方式盡量滿足分場分束供電要求，盡可能從變電所或有一路獨立進線電源的開閉所饋出，以解決聯絡線、站場的供電問題，滿足實際運行中停電檢修需求，縮小設備故障影響的范圍。

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，高級工程師，電話：18611607318；張琳娜.北京鐵路局供電處，高級工程師；馮文彬.朔黃鐵路公司調度指揮中心，工程師。