(长沙市轨道交通运营有限公司 410000)
摘要：如今我国交通行业发展迅速，地铁等轨道交通逐渐规划并发展起来，而地铁中的一些供电设备在其日常运行过程中会产生一些差动保护的跳闸情况，不利于地铁供电系统的稳定性，因此本文主要基于此来探讨地铁供电设备出现差动保护跳闸的原因，并研究地铁供电设备在运行及维护方面所存在的一些问题，分析了其供电设备差动保护的跳闸技术，提出了解决的措施。
关键词：供电设备；差动保护；跳闸技术
1.地铁供电设备跳闸现象出现的基本情况
地铁在运行过程中离不开供电系统的支撑，其中地铁设备运行的稳定性也会极大的影响着地铁交通的安全性。我国地铁交通的供电系统一般选用的电压等级都是35千伏，考虑到地铁交通稳定安全运行以及城市交通建设的要求，一般来说地铁供电设备中的开关都会采用中压范围的，C-GIS在实际应用中不会占用较大面积，方便后期地铁供电系统的维护与运行。但是该类开关在应用过程中会对一些元器件的质量要求较高，特别是电压互感器。
本文主要结合某城市地铁供电设备来探讨差动保护跳闸技术，光纤差动保护为35千伏地铁电缆的差动主要保护，在设计地铁系统的时候要平均分成两段来进行，这样一旦地铁供电设备发生运行故障时，就会启动光纤差动保护，从而使母联开关可以成功的自投。 在35千伏的地铁交通环网供电系统运行过程中，断路器会受到供电设备差动保护动作的影响而频繁出现跳闸现象，在地铁主变电所区域沿着环网方向进行供电的过程中，不同车辆段会由于变压器的差动保护而导致跳闸挺电现象，1车辆段出现跳闸现象导致1环网段内现停电事故，以下进行详细分析。下图1为地铁某环网部分供电系统分布图。
图1 地铁环网部分供电系统
2.供电设备差动保护的相关原理知识
一般情况下光纤设备在出现跳闸事故时的差动保护故障图例可以表示出供电线路在短路情况时，线路两旁的电气量特点，如图2所示：
图2光纤差动保护故障发生模型
以上图2是L30光纤差动保护故障发生的基本模型图，而该差动保护装置在工作时的电流定律主来源于基尔霍夫，在动作/制动的差动保护装置中，设备动作的参数就是差动保护区域范围内电流流向的总量和，而差动保护范围内的电流平均标量就是制动参数，若是动作/制动（参数）的值要比整定斜率值高的话，那么该设备就会出现动作保护。而L30光纤差动保护这套方案在运行时所需要的整定值则更加灵敏化，适应度较高；若是电力系统运行较为稳定的话，这两种差动保护方案不会有较大差别。
地铁供电设备的差动保护元件特性包括双斜率以及制动两点，差动保护功能的特性受到拐点、定值以及斜率定值的限制，继电器在工作时可以清楚显示出三相差动电流、相角以及幅值，一旦差动保护装置检测大电流超过定值后就会启动元件出现保护动作。
3.地铁供电设备差动保护出现跳闸停电故障的原因剖析
地铁35千伏供电系统在设计时要依照规范的要求使用两路供电，一旦在某一段的供电设备出现差动保护跳闸后就需要连接母联通过设备自投将联络开关合上，以启动第二路电源对地铁的电源输送电力，保证地铁电力供给的可靠与稳定性。结合实际情况可知，可从两个切入点来探讨，第一，查找导致地铁供电设备出现差动保护跳闸的故障地点，具体原因，并结合不同的排查方法来找到正确的处理措施；第二，供电设备出现差动保护跳闸事故后还可以利用母联柜备自投是够满足规范设计的动作，从技术层面查找逻辑模块存在的设计缺陷。
本文所介绍的35千伏地铁供电系统的差动保护中，主保护为光纤差动，而备用保护为过流与零序，整个地铁供电系统所采用的差动保护装置属于综合保护装置。电缆差动保护的延时值以及启动值等要与设备差动保护装置跳闸的条件一致，结合现场的勘察故障情况可知，在发生线路差动跳闸停电的时候，供电系统内的A相电压出现了一个明显的下降；而根据现场的保护装置与开关记录可知，A相差动保护启动了90毫秒。而结合以上所综述的跳闸故障信息可以初步判断这次停电跳闸事故的原因就是1段环网光纤电缆出现了A相故障，而想要快速修复处理就需要针对A相光纤电缆故障关键位置进行处理，同时还要处理好该环网区域内母联自投失败的主要原因，以便从根本上解决。
4.修复地铁光纤电缆跳闸故障的方法
1段环网出现跳闸故障并且针对母联备自投失败进行修复的方法为：
第一，对二次接线进行检查。在1段母线出现差动保护跳闸停电的情况下，需要利用继保仪器对开关柜进行差动保护信号的加量触发，然后监测母联开关设备在段环网电缆中的差动保护动作，证明二次接线没有存在问题。
第二，将1段环网母线保持在日常差动保护自投试验的不带电情况，并将母联柜投入备自投功能，利用继保仪器对开关柜进行差动保护信号的加量触发，观察此时的母联可以正常备自投。
第三，将故障点的隔离开关以及断路器断开，并投入母联柜使用，检测1段环网的差动保护动作，发现与跳闸故障现象相同，利用继保仪器对差动保护动作进行加量触发，显示此时母联备自投没有成功。
第四，重复第三次试验发现母联备自投一直未能自投成功，此时对内部的逻辑信号进行实时的检测，发现1段有产生电缆差动动作保护信号，但是此时未启动备自投的电闸闭合指令。
第五，将开关柜的差动保护信号改变成两百毫秒，重复第三次试验，此时利用继保仪对母联柜的差动保护信号进行加量触发，发现可以成功自投。
第六，重复上述试验操作均显示自投成功。
第七，通过以上逐一分辨判断差动保护跳闸的原因可知，这次出现跳闸停电故障的主要原因就是母联开关内的逻辑信号存在有较大缺陷，差动保护信号的时间与1段母线的光纤电缆信号配置不合理。我们在对该区域进行供电设备差动保护的日常检测时，断掉一段母线，试验显示无压信号在母线内会一直停留在高电平的状态，但是未能检测到在实际断电跳闸的时候，母线内并非一直高电平，而是存在一个由低转告的递升过程，因此忽略掉了设备内部可能存在的逻辑故障问题。
5.预防地铁供电设备差动保护跳闸发生的优化措施
为了进一步预防地铁供电设备出现的差动保护跳闸停电故障，提高地铁供电线系统运行的稳定性，我们还需要提出优化与整改的方案，以确保地铁运行的稳定性。主要的整改与优化措施包括以下几点：
第一，相关部门要加强对新建运行的地铁供电设备进行检测，对一些内部逻辑的缺陷问题以及闭锁关系等都要全方位的核查，提高预防实验的严谨性，保证地铁供电设备可以可靠、安全并稳定的运行。
第二，要组织相关员工进行全面的培训工作，提高员工对地铁供电设备差动保护跳闸故障的紧急处理能力，并将培训重点放在地铁供电设备的质量检测方面。
第三，查明故障发生的原因之后就需要编制完善的整改计划方案，同时还要与相关技术人员联合整改与优化。
第四，对故障发生的原因要进行深层次的挖掘，同时还要针对问题的发生排查可能存在的纰漏，重点核对确保无误并满足质量规范要求。
第五，强化对环网电缆运行的检查与巡视，组织人员及时预防、检测并处理薄弱环节以及潜在危险，尽可能规避故障的发生。
6.结束语
在整个地铁供电系统中中压环网起到至关重要的作用，而供电设备差动保护的有效性会直接影响到地铁通行安全，因此我们要重视线路差动保护跳闸技术，做好事前预防工作，以及事后处理工作；上文通过实际故障例子不断总结失败故障的原因，结合实际故障问题不断优化与整改，最大限度的规避跳闸故障的发生，保障地铁运行的安全。
参考文献:
[1]张琛忠.地铁供电设备差动保护跳闸技术分析[J].工程技术:引文版. 2016，12（7）：38-39
[2]袁伟.杨振宇.关于昆明地铁某主变电所主变压器差动保护选择性缺失的故障分析[J]. 科技创新与应用.2014，09（5）:14-15
论文作者:周佳艳
论文发表刊物:《电力设备》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/14
标签：差动论文; 地铁论文; 设备论文; 故障论文; 供电系统论文; 光纤论文; 环网论文; 《电力设备》2017年第29期论文;