上海铁路局供电处 同济大学
摘要：本文主要对一起10kV配电所馈线故障造成全所失电进行分析，查找造成全所故障原因，制定有效的防范措施，避免类似问题再发生，切实提高铁路变配电所的运行可靠性，确保铁路运行秩序和安全。
关键词：配电所；全所失电；防范措施
引 言
铁路电力变配电所主要承担为铁路信号、通信、防灾等重要行车设备，站房及铁路用户单位提供电源的任务。变配电所是铁路供电系统的重要核心，它的运行状况、可靠性、稳定性直接影响铁路运行秩序和安全。现在，随着铁路大建设、大发展，新铁路线不断建成运营，上海铁路局管内变配所数量快速增涨，这对我们运行维护提出了更高的要求。因此，我们有必须对变配电所发生的典型故障进行分析，查找故障原因、掌握判断及处理方法，切实提高其运行可靠性。本文选择了一起10kV配电所馈线故障造成全所失电的典型案例进行分析。
一、故障概况
2013年1月25日下午，上海铁路局管内京沪线蚌埠东10kV配电所发生所内两路电源跳闸，上级供电公司电源速断跳闸，造成蚌埠东全所全部停电，影响机务一和机务二两路站馈线路供电。
二、情况调查
（一）配电所原运行方式
蚌埠东10kV配电所两路电源同时受电，单母线分段运行，自闭、贯通电源分别经所内有载调压器供电。母联断路器在分断位置，母联备自投功能投入，当一路电源失电时，母联自投，由另一路电源带全所负荷供电。电源一负责为机务一和自闭线路供电，电源二负责为机务二和贯通线路供电。
（二）配电所定值配置
1、机务二：速断15A，延时0.1S；过流6A，延时0.5S。电流互感器变比为100/5。
2、电源二：速断12A，延时0.3S；过流5A，延时0.8S；低电压40V，0.15S。流互感器变比为150/5。
3、电源一：速断12A，延时0.3S；过流5A，延时0.8S；低电压40V，0.15S。流互感器变比为150/5。
4、母联：过流4A，延时0.7S；备自投延时0.8S。流互感器变比为150/5。
5、供电公司蚌东交所10#线（电源一）：速断7.1A，延时0S；过流5A，延时0.5S。电流互感器变比为600/5。
6、供电公司蚌锥子山11#线（电源二）：速断4A，延时0S；过流1.5A，延时1S。电流互感器变比为600/5。
(三)开关动作情况
15:15:45 572ms，机务二保护启动动作；15:15:45 586ms 电源二低压解列；；15:15:45 681ms母联保护启动，1012ms母联备自投动作；15:15:46 583ms，机务二保护启动动作；15:15:46 754ms 电源一低压解列。
三、故障分析
此次蚌埠东配电所故障从表面来看，所内两个电源断路器低电压解列动作，且供电公司速断跳闸。可以很“明显”初步判断故障原因为：配电所两路电源线路发生故障，由于两路电源跳闸基本为同一时间，需重点排除两路电源线路距离较近的区段。
仔细对配电所故障报文进行分析，发现存在几处可疑点：①母联自投成功后，电源一马上就跳闸，过于巧合；②机务二先后出现两次保护启动动作。再对故障录波进行分析后发现：电源二失压跳闸的录波显示A相电流达到124.25A、B相电流达到123.24A；电源一失压跳闸的录波显示A相电流达到82.53A、B相电流达到85.21A。两个电源的低压解列的故障录波中采集到了明显大于其跳闸的定值的故障电流，属于非正常现象。同时，15：15：45机务二故障录波显示A、B相电流达到161.59A，由此可以判断：配电所跳闸是由于机务二线路故障造成的。按照此分析判断，现场也很快巡视发现了机务二线路故障点，并迅速进行了处理。
四、深入剖析
虽然很快找到的故障点且进行了处理，也未造成不良后果。按照变配电所保护基本原则，正常情况下，如果配电所某一馈出线路有故障，所内该馈出柜断路器会优先跳闸切断故障线路，即使故障线路馈出柜拒动电源二断路器也应该跳闸，更不应该造成供电公司跳闸。同时，有故障情况下所内母联不应该自投，为此造成故障范围扩大。
本着故障分析“四不放过”的原则，此次蚌埠东配电所故障还存在以下疑点：①机务二线路有故障，有保护启动信息，为什么没跳闸？②在机务二馈出不跳闸的情况下，上一级电源二为什么也没跳闸，甚至还造成供电公司跳闸？③所内馈出线路有故障的情况下，为什么没有闭锁母联备自投？④母联自投后为什么还会造成电源一失压？
（一）机务二线路有故障，有保护启动信息，为什么没跳闸？
速断、过流保护动作需同时满足两个条件：①I?>Idn；Idn为电流定值，I?为相电流；②T>Tdn； Tdn为延时定值,T为故障时间。经故障数据分析可知， 15:15:45 572ms机务二A、B相电流达到161.59A，显然大于15A的速断定值，因此故障报文“机务二 保护启动动作”属于正常。此故障电流同样超过了供电公司馈出柜的速断保护定值，但是速断延时机务二为0.1S、供电公司馈出为0S，供电公司馈出柜在0S时，速断保护动作的电流值和延时全满足的情况下出口动作，造成蚌埠东所电源二停电，而蚌埠东所机务二没有达到速断保护延时的0.1S，更没有达到过流保护延时的0.5S，故只有保护启动信息未出口动作。
（二）在机务二馈出不跳闸的情况下，上一级电源二为什么也没跳闸，甚至还造成供电公司跳闸？
原因同上，电源二故障电流虽然已超过速断定值，但在0S时供电公司已经跳闸，没有达到0.3S的速断延时时间，故电源二没有速断跳闸，而是待供电公司跳闸后发生低压解列工作。
（三）所内馈出线路有故障的情况下，为什么没有闭锁母联备自投？
母联备自投的逻辑为：电源一母线失电，跳开电源一断路器；在电源二母线有压的情况下，合母联；电源二母线失电，跳开电源二断路器，在电源一母线有压的情况下，合母联；电源一（电源二）速断、过流保护动作闭锁备自投；为防止PT断线时备自投误动，取线路电流作为母线失压的闭锁判据。逻辑图下：
允许条件为：①母线失压；②失压母线侧电源断路器在分位；③失压母线侧电源无电流；④另外一路电源电压正常；
⑤母联断路器在分位。闭锁条件为：①断路器弹簧未储能；②失压母线侧电源断路器非失压跳闸；③母联装置未完成充电。
动作逻辑为：电源二母线电压小于有压定值作为闭锁条件；电源一在跳闸位置，电源一母线失压作为允许条件；延时合母联。或电源一母线电压小于有压定值作为闭锁条件；电源二在跳闸位置，电源二母线失压作为允许条件；延时合母联。
当供电公司蚌锥子山11#线（电源二）速断跳闸后，配电所电源二延时0.15S后低电压解列，此时电源二母线失压且无电流、断路器在分位、无速断或过流跳闸闭锁、电源一母线有压、母联在分位且装置充电完成，完全符合母联自投允许条件，同时无闭锁条件，在延时0.8S后，母联按照正常的逻辑程序备自投成功。因此，母联备自投成功属于正常动作。
（四）母联自投后为什么还会造成电源一失压？
在母联断路器自投成功后，电源一带全所负荷，此时机务二线路故障还未切除，情况类似电源二跳闸，同样的原因造成了供电公司蚌东交所10#线（电源一）速断动作，蚌埠东所电源一低压解列动作，最终导致蚌埠东配电所全所失电。
五、防范措施
由此可见，本次发生的配电所发生的全所失电故障，如仅就配电所保护装置而言，开关动作可靠、准确、灵敏，完全属于正常。通过此次故障也暴露了我们在配电所日常运行管理、故障处置、职工业务水平等方面还存在不足之处，需我们在下一步工作引起重视。
1、变配电所定值管理方面。供电公司越级跳闸的主要原因就是其定值与蚌埠东所电源柜不匹配，所内电源柜速断延时0.3S比上级供电公司大，同样过流0.8S也比上级供电公司大。说明我们在定值管理方面还存在问题，为此下一步我们将逐步将变配电所定值进行行文或各单位网页公布，并规范定值的修改、审批等程序。同时，按照路局要求取消了变配电所母联备自投功能。
2、故障处置方面。发生故障时未第一时间安排对机务二线路进行巡视，而是先对配电所两路电源进行巡视，延长了故障处理时间。暴露出我们故障处置过程对故障的判断、分析、指挥、日常应急演练等方面还有待加强。
3、职工业务素质方面。发生全所失电后，所内值班人员对机务二两条“保护启动”信息未发现或未引起重视，延误了故障处理，反映了我们值班员业务水平还有待提高。值班员应重视变配电所后台的每一条故障报文，掌握报文、录波的调取和基本分析方法，同时后期需加强对值班员业务培训、教育、考试，定期组织变配电值班员进行技能竞赛，通过各种方式提高业务水平。
六、结语
铁路变配电所是铁路电力供电的心脏，其运行情况直接关系到高铁线路的运输安全。因通过此次典型故障的深入剖析，查找我们在变配电所运行管理中存在的问题，分析原因，制定措施，以避免类似问题再发生，切实提高铁路变配电所的运行可靠性，确保铁路运行秩序和安全。
论文作者:杨文威
论文发表刊物:《电力技术》2016年第4期
论文发表时间:2016/7/23
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