地鐵供電設備差動保護跳閘技術探討

(中鐵十一局集團電務工程有限公司，湖北 武漢 430073)

0 引言

交通壓力的持續性增長，使得地鐵運營時間間隔開始不斷縮小，供電系統所需承擔的工作負擔也變得越來越大，故障出現頻率顯著上升趨勢。為對供電系統展開有效保護，有關部門加大了對差動保護跳閘技術的研究與引進力度，期望通過技術優勢，妥善解決供電系統運行所存在的各項問題，做好系統運行保護。為對技術應用具體情況展開分析，以某地鐵一號線某站為例，對差動保護跳閘技術應用展開分析。

1 工程實例

某地地鐵1號線某站整體建筑面積32 604 m2，采用35 kV主接線，位于城市中心地區兩大商業旺地交界處，屬于新興居住區密集區域，周邊建有諸多樓盤。由于本站人流量較大，地鐵運行間隔相對較短，所以整體供電系統運行壓力相對較大，系統很容易會出現各種故障，維修成本相對較高。為有效改善這一問題，地鐵開始在供電系統中安裝差動保護裝置，期望借助差動保護跳閘技術，對供電系統形成有效保護。

2 供電設備差動保護動作跳閘原因分析

通過分析發現，地鐵供電設備差動保護動作跳閘原因主要體現在幾個方面：①供電設備上設備引線接頭出現松動問題。②設備斷路器、絕緣子靠近供電設備側套管部分絕緣出現問題，或存在閃絡狀況。③和設備連接電壓互感器存在問題。④和設備連接隔離開關絕緣子存在損壞狀況，或出現了閃絡問題。⑤設備上避雷器或支持絕緣子存在故障。⑥出線電流互感器絕緣子存在斷路等故障。⑦二次回路存在問題。⑧因為誤合、帶負荷拉、誤拉等造成設備故障。⑨誤動設備差動保護裝置。

3 差動保護跳閘技術應用

3.1 運行方案

為妥善解決跳閘問題，保證差動保護跳閘技術應用質量，地鐵站結合運行以人流量等綜合情況，展開了運行方案設計。由于地鐵采用35 kV主接線，所以選用了單母線分段運行設計。通過對2臺變壓器的運用，實施兩進線單獨供電，可實現臺回路分列運行，保證正常供電質量。如果一進線在故障影響下出現停電情況，在保護裝置作用下，進線開關會自動發生跳開動作，并會通過自動啟動母聯開關的方式，運用一路緊線為全站一二級負荷提供承載。主接線輸電運用交聯聚乙烯電纜材料，會在上下行隧道間隔墻電纜支架上展開電纜施工，并會在供電所中展開中性點接地設置。電變壓器將成為接地變壓器進行使用，中性點位置所引出接地電阻為100 Ω。會將SF6氣體絕緣金屬封閉開關柜作為交流開關柜，并通過對三工位隔離接地開關以及真空斷路器的運用，展開接線施工，通過設置防雷保護器的方式，加強整體保護力度。

3.2 差動保護

按照方案設計內容，本次差動保護決定采用光纖縱差保護模式。在具體實施保護時，會在新路末端展開檢測器安裝，對相位以及電流波形相關數據展開收集，并通過對光纖通道的運用，將數據傳輸到保護裝置中。按照對側以及本側電氣量數據分析結果，保護裝置可以準確對故障發生位置展開識別。技術人員需要運用差動計算方式，對同一時刻兩端電流數值展開比較分析，且會按照分析結果，對兩端電流數據展開同步處理。在GPS同步時鐘技術的支持下，2個異地時鐘會保持同步狀態。按照基爾霍夫電流定律內容，在流出電流數值與被保護線路電流保持一致時，對線路故障實施檢測，檢測到不同的電流數值，而數值差便是故障電流，直接引起兩側保護裝置出現不平衡較大電流，導致裝置出現錯誤動作。所以需要做好分相差動啟動電流定值設置，應對不平衡電流實施規避，本次建議將進線差動保護動作值設置為50 A。

3.3 跳閘情況研究

根據方案設計，在線路發生故障時，保護裝置會自動啟動差動保護，母聯設備也會進行自投。就保護裝置實踐應用來看，在具體進行系統保護時，存在著一段失電且母聯設備沒有自投的狀況，會直接引發保護動作跳閘問題，導致下行線供電主要由直流接觸網單邊進行提供。

在故障出現時，技術人員需要在差動保護范圍內展開設備檢查，應明確是否存在爆炸或起火等問題，并做好閃絡、破碎等痕跡判斷。若故障電流數值較高，保護相鄰線路會自動發出信號，技術人員可借助錄波器對跳閘產生原因展開判斷，這對于后續故障處理而言，是極為有利的。通過綜合分析發現，本次差動保護方案執行之所以會出現問題，主要和保護裝置內部存在邏輯缺陷有直接關聯。

3.4 跳閘技術處理

在故障處理過程中，需要先對故障點展開定位修復處理，并要以此為基礎對裝置內部邏輯缺陷展開合理處理。通過對電纜故障定位測試儀的運用可以發現，故障點位于下行線軌行區，故障點所在位置出現了擊穿，需對左右電纜實施截斷處理，再展開電纜替換，完成中間頭制作任務。實施電纜頭制作時，應對電纜頭展開高壓絕緣測試以及電子絕緣測試，并要按照測試結果，展開代替交流耐壓測試，確定電纜質量。在空載超過24 h之后，便可恢復正常供電。

實施內部邏輯核對時，需要按照故障點優先原則，對故障點展開分段設備自投啟動修復，確保非故障元件可以恢復正常供電，防止在故障處理過程中出現線路運行方式發生較大調整狀況。在對環線故障展開處理時，要在光線差保護退出之后，通過對后備電流保護的運用，實施故障切除處理，并要將延時設定在0.9 s左右。在對失電母線實施處理過程中，可設置純無壓展開邏輯檢定，快速展開自投啟動，為母線供電恢復提供可靠保障。

3.5 整改建議

按照預防為主原則，為有效降低設備故障發生概率，可從以下幾方面入手做好整改：①增強環網電纜巡視檢查力度，及時對潛在隱患展開處理，做好薄弱環節強化工作，提前做好防護處理。②對母聯設備自投失敗原因展開深入分析，按照問題完成整改方案編制，做好內部邏輯核對，保證所有邏輯模塊都能與設計規范要求相符。③根據整改方案展開整改計劃編制，幫助技術人員科學完成全線整改施工。④注重應急處理人員工作培訓，增強培訓質量考核力度，保證人員應急處理能力。⑤按照供電設備具體情況，對邏輯閉鎖關系展開全方面檢查，保證設備運行安全性、可靠性。

4 結語

通過本文對差動保護跳閘技術相關內容的闡述，使我們對該項技術及其應用有了更加清晰的認知。鑒于供電系統在地鐵運行中所起到的重要作用，有關部門應進一步加強對系統以及供電設備保護方式的研究力度。應在明確供電系統基本情況的基礎上，結合地鐵運行需求量展開差動保護技術應用方案設計，保障保護技術應用質量，確保技術以及保護裝置可以在供電系統保護中發揮出更大的作用，從而對我國地鐵事業發展形成有效帶動。