高铁馈线距离保护电流互感器极性的判断

2015-01-03杨焕忠

铁道运营技术 2015年1期

关键词：极性馈线测控

杨焕忠，张明

（郑州铁路局洛阳供电段，1.工程师；2.技师，河南洛阳 471OOO）

高铁馈线距离保护电流互感器极性的判断

杨焕忠1，张明2

（郑州铁路局洛阳供电段，1.工程师；2.技师，河南洛阳 471OOO）

从郑西高铁的馈线距离保护拒动着手，分析全并联AT供电方式下馈线距离保护元件中T线和F线的合成电流对馈线距离保护的影响，提出了高铁在全并联供电方式下馈线距离保护回路电流互感器的极性检查方法和检查措施。

高速铁路；距离保护；互感器；合成电流；流互极性

10.13572/j.cnki.tdyy.2015.01.013

新建牵引变电所在施工时馈线侧电流互感器极性接反或者设备检修试验时造成馈线侧电流互感器极性接反及流互极性短接，在故障情况下将引起馈线侧距离保护拒动，牵引变压器的低压启动过电流保护越级动作造成越级跳闸。

如：2012年9月11日13：24，郑西高铁某变电所101，201，203断路器跳闸，1#、3#主变后备保护装置给出高压侧A相过流动作信号，电笛响。牵引变压器高压侧参数：UA=59.35 V，UB=59.30 V，UC=60.85 V，IA=0.72 A，IB=0.68 A，IC=0.05 A牵引变压器低压侧参数：UA=117.9 V，UB=209.6 V，UC=197.8 V，IA= 2.15 A，IB=0.15 A（当时运行方式为1#电源带1#、、3#变运行，接触网4条馈线运行）。213、214 DL短路电流分别为2137 A、2 162 A，3#馈线短路阻抗Z 213= -26.25-j 70.42，4#短路阻抗Z214=-25.92-j 72.03。经调查造成该故障的原因是：213、214电流极性接反导致馈线距离保护不启动，致使牵引变压器的高压侧低压启动过电流保护越级动作。为此提出了对高铁在全并联供电方式下馈线距离保护回路电流互感器的极性检查方法和检查措施，以防止电流极性接反对馈线距离保护装置的影响。

1 馈线距离保护装置的原理及特性

1.1 高铁馈线保护测控装置的工作原理高铁馈线保护测控装置的电流是接触网、正馈线电流输入馈线保护测控装置后，在馈线保护测控装置内部进行合成计算，即电流为接触网电流和正馈线电流的合成，其计算公式如下：

高铁馈线距离保护阻抗计算公式如下：

式中：电压U二次电压取接触网电压的2倍；

ī为二次电流接触网和正馈线的合成电流。

根据以上2个公式可知，高铁馈线距离保护的阻抗计算要考虑到电流互感器的极性。AT供电方式馈线保护测控装置接线见图1所示。

图1 AT供电方式馈线保护测控装置接线图

1.2 郑西高铁馈线距离保护启动元件及特性当郑西高铁馈线距离保护装置仅投入距离保护而不投入其他保护时，距离保护依靠突变量启动；当装置投入距离保护还投入其他保护（如电流速断保护）时，距离保护不仅依靠突变量启动，还能靠投入的其他保护的模值启动。电流突变量启动，动作判据为：

式中：T为采样周期；

Iqd为突变量启动定值。

模值启动，在最大电流大于电流速断、三段过流或反时限过流保护定值或电压小于低压保护电压定值时启动（某一段保护只有投入时，该保护启动功能才有效）。高铁馈线距离保护的特性如图1所示。

图2 距离保护阻抗特性图

2 互感器极性对距离保护装置的影响

由于馈线距离保护测控装置DK 3 520中电流为接触网和正馈线的合成电流，如果接触网或者正馈线电流互感器极性出现问题，将影响馈线距离保护测控装置DK 3 520的正确动作。根据馈线保护测控装置的动作原理，一是要保护测控装置中接触网电流和正馈线电流的合成电流正确，二是要接触网和正馈线之间的极性正确，才能保证馈线距离保护装置DK 3 520正确动作。针对上述情况可以通过动车组正常运行取流时，查看馈线距离保护装置DK 3 520中的电压与电流的角度来验证，即通过采集电压与电流来验证电压、电流的相位关系，可避免电流互感器极性接反。或者在有动车组运行时，在变电所按下DK 3 571 A故障测距装置上的1 ZC（召测按钮）启动DK 3 571 A故障测距装置，根据故障测距装置采集的数据进行分析判断；再就是要考虑到接触网和正馈线电流互感器保护绕组由于施工人员素质不高或粗心大意致使正馈线极性接错，造成与接触网电流同相位，使馈线保护测控装置DK 3 520中的合成电流为0或远远小于正常值，例如正馈线保护绕组电流互感器极性接反，动车组运行在牵引变电所和AT所之间时，在全并联AT运行方式下且动车组距牵引变电所较近时，牵引变电所接触网电流往往比正馈线电流大很多，因此通过动车组取流时可以判断接触网与正馈线的电流互感器的极性是否正确；当动车组在AT所和分区所之间正常运行时，此时接触网电流与正馈线电流大小相等、方向相反，在馈线距离保护装置DK 3 520中接触网和正馈线的合成电流为接触网电流的2倍，如果正馈线电流互感器极性接错，将造成馈线距离保护装置DK 3 520中接触网和正馈线的合成电流为零，如果仅凭工作人员观察还是很难判断，造成的后果是在接触网或正馈线对地短路故障时，阻抗保护及电流保护拒动，造成越级跳闸，该现象可以间接判断接入阻抗保护装置的电流极性错误。

3 电流互感器极性的判断

3.1 利用极性试验的方法判断电流互感器的一、二次侧都有引出端子，根据电流互感器的极性原理，使用1.5 V的干电池和一个万用表（电流毫安档）按电流互感器极性校验接线图（图3）接线来判定电流互感器一、二次侧之间的加极性或减极性，干电池正极接电流互感器一次侧的A端，负极通过点动开关S接电流互感器一次侧的X端，电流互感器二次线圈端子a，x之间接一块万用表（电流毫安档），瞬时闭合点动开关S，若万用表指针正偏，则二次线圈a端与一次线圈A端为同名端；若万用表指针反偏，则二次线圈x端与一次线圈A端为同名端。

图3 电流互感器极性校验接线图

3.2 利用波形进行判断在故障时利用DK 3 520装置录波软件进行录波，通过波形进行综合判断，来检查馈线接触网电压与接触网与正馈线的合成电流的夹角，可以判断馈线电流互感器保护绕组的极性正确与否。

1）通过动车组正常取流时的电压及电流的波形（见图4），可以很清晰看到接触网T线电流和电压相位相同、相位差为0°，而接触网和正馈线的电流方向相反、相位差为180°。

图4 正常运行时电压及电流的波形图

2）通过动车组在下坡道运行或紧急制动时，牵引电动机处于发电状态向接触网上反送电的波形（见图5），可以很清晰地看到接触网电流和电压之间相位相反、相位差为180°而接触网和正馈线电流方向也相反、相位差为180°。

图5 反送电电压电流波形图

3）通过正馈线对地短路时的波形图（图6）可知，正馈线电流超前电压70°，由于接触网和正馈线电流极性相反，因此利用电压与电流之间的阻抗角度为70°对地短路时波形可以很好验证接触网电流、正馈线电流以及接触网电压之间的关系。

图6 接触网短路时波形图

4）通过接触网电流、正馈线电流极性接反的波形（见图7）可知接触网电流、正馈线电流相位相同。根据短路点位置不同分两种情况，一种当短路点在AT所与分区所之间且靠近分区所时接触网电流、正馈线电流近视相等，若电流互感器极性接反，其接触网电流、正馈线电流合成电流近视为0，将导致距离保护拒动；另一种当短路点在变电所与AT所之间时且靠近变电所侧，由于接触网电流、正馈线电流相位相同且接触网电流、正馈线电流数值相差较大，若电流互感器极性接反，接触网电流、正馈线电流叠加后仍然有可能导致保护装置动作。