地铁中压35kV环网柜差动保护分析及对策

刘晟

摘要：地铁线路的主保护主要是差动保护，一定程度影响了地铁35kv环网供电情况，中压环保柜的应用，有利于提高业务水平，在调试设备、运输电力、试运行阶段都发挥了中压作用，进一步有效减轻了跳闸故障造成的危害。故本文对中压35kV环网柜差动保护简单分析，希望可以有效提高业务能力，充分保证供电的可靠性。

关键词：中压环网柜；地铁；差动保护

城市地铁系统发展异常迅速，在其沿线应当构建电压等级不同的若干变电所，这部分变电所一般采取进出线电缆，并且形成环网线路将负荷提供给各地供电所用户。我国电力系统一般在高压线路中使用光纤线路差动保护方法，这也是对线路实行主保护的合理措施。在35kv电缆线路主保护中压环网柜发挥了重要作用，保证了地铁安全稳定供电，因此，对其保护操作进行研究具有巨大的意义。

一、中压环网柜的应用优势

（一）最大程度节省投资成本

一台负荷开关以及熔断器组合电器柜需要投入的成本超过一万元，而真空断路器柜成本更高，甚至超过几万元。若需要50kA的断开功能，则需要每天十余万元的断路器，同时对组合电器柜进行替换，要求相同的开断能力则需要投入几万元。

（二）较好的保护效果

对负荷开关与限流熔断器认真配置，确保变压器功能显著超过断路器。主要是由于熔断器可以迅速切除断流并且发挥限流功能，同时也令回路内部的其他零件得益，不需要满足动稳定与热稳定的性能。完全断开断路器的时间也就是继电开始保护的时间、固定分闸时间的总和，通常要求三个周波，在10ms之内对短路线路有效切除。很显然，断路器由于长期动作不能为小型变压器提供全方位保护，进一步只有限流熔断器和负荷开关整体发挥保护作用。

（三）不需要占用较大场地

针对高层建筑来讲，面积十分重要。由于开关包括环网柜缩小了占地面积，可以带来最大的收益。同时，把小体积的环网柜放入相同箱体内，从而建立环网开关站，在建筑物附近安放，不需要额外占用建筑面积，一定程度增加了用户收益。这一操作还便于供电部门工作，一旦出现事故不会威胁建筑物内部设施[1]。

二、地铁差动保护原理

CT電流矢量差通过两端输入在满足动作预设数值的情况下保护动作元件，这也是差动保护。

这一保护主要是根据基尔霍夫电流开展操作点 。在变压器正式运行与外部发生故障的前提下可以认为其是最佳的设备，此时形成相等的流入与流出电流，故差动继电器不会发生操作。当变压器出现操作问题，由两三侧产生的短路电流进入故障发生部位，此时二次电流和正比借助差动保护对故障部位发生的电流整体感知。比如REL551差动保护设备，主要是对最大失衡电路与短路结果进行计算从而科学选取保护参数实行线路纵差保护。相应包含了相度、跳闸、电流幅值等，从而发生三相跳闸现象，将两侧线路产生的电流科学对比，制动选择双斜率制动方式，利用CT饱和与检测设备确保设备稳定运行。在保护范围内对故障电路产生的电流实施检测进一步开启保护动作[2]。

三、地铁差动保护误动对策

（一）改进保护动作

故障数据，将保护电流为根据，可以获得适合动作保护的应用基础。应用保护动作以后，结合地铁电缆实际操作特点积极判断，却电缆没有任何故障，还需要对其有效排出，拔掉线路两端插头，利用绝缘检测与耐压试验，在主绝缘与外部保护显示测验结果进一步满足绝缘标准，由此获知电缆本身无任何短路问题。

检查电缆自身无任何故障，则可以判断为保护误动，结合有关要求，必须检查差动保护发生的原因。经过检查可知，出现这一问题的原因有：第一，充电电容电流发挥的作用；第二，保护设备本身缺陷；第三，励磁涌流和电缆由于电流累加而发生相关故障；第四，二次电流形成多点接地回路故障[3]。

结合出现的原因，可以严格研究故障，根据电容电流发挥的作用，若故障出现时同步关闭302DL与304DL，表明线路完成了充电操作，所以，可以排除这一原因。

对保护设备自身引发故障实施分析，利用实验替换线路两端保护设备，应用通过供应商检测合格的安全保护设备，实验发现，在符合保护操作要求下保护设备达到跳闸要求。也可以排出这一故障原因。

对本次跳闸开关柜二次回路绝缘检查，可知其性能良好，不会引发多点接地问题。故在三相电缆校队工作中集中主要精力，若一次电缆相位出现错乱问题，将会严重影响地铁其他系统的操作。也会导致环网内部全部三相交流电机操作故障，具体涉及信号系统和通风防灾。一经出现相序错乱问题，上述风机设备运作会产生不同的方向，直接损坏设备。所以，应在建设地铁操作中尽量避免这些问题。

（二）改进其他问题

上文具体根据保护操作实行全方位的分析，但依然发生了一些不寻常的问题；第一，使用35kv线路保护设备电源以后，母联备自投及时启动进而出现合闸现象，通过另外一路电源不间断的供应电力，可是实际情况是二者都无任何动作。第二，故障信息没有传递给上位机。对母联动作关联因素进行观察：进线线路1或2出现差动保护并引发断路器分闸问题，Ⅰ和Ⅱ母线无任何电压，Ⅱ和Ⅰ母线则拥有电压，关闭设备开关。将REL551的信息成功传输给REF542，于是将后者作为遥信开启设备[4]。

对于本线路，尤其是应用REL551作为保护线路，母联开关的保护设备则是REF542，但是，542则是对551保护动作数据有效传输，若线路差动引起跳闸问题之后，满足以上要求，可以利用542对551进行检查，确定其是否进行了差动保护。

通过调查，由55ms处551设备启动出口跳闸，但是542输写口所需时间达到100ms才可以启动，但针对尚未达到100ms的，542感知打扰对设备无法启动自投，亦无法传输相关的虚假信息。若在运行中发生这一问题，不管是准确的差动还是无任何定做，母联都不会发生自投，在此段有关站电源发生长期没电现象，带来更加严重的后果。解决方式是对出口触发信息有效整修，减少输入口位置的反应时间。

四、结束语

综合分析，地铁35kv环网柜差动保护对于地铁运营中的供电发挥了至关重要的作用，其可以快速消除故障，进一步对系统的安全性有效提升。

参考文献：

[1]赵鹏，李雅庄.35kv变电站微机保护系统设计与实施[J].中国电机工程学报，2016（4）：23-24.

[2]宋国兵，蔡鑫磊，高淑平，李广.变频参数电缆线路电流差动保护新原理[J].电网技术，2016（5）：105-111.

[3]王丽萍，王晓茹.特高压输电线路计算功率法差动保护[J].电气技术，2017（5）：12-15.

[4]金春梅，张健，杨一涵，郭志忠.电子式电流互感器的差动保护性能分析[J].太原科技，2016（23）：1-4.

（作者单位：长沙市轨道交通运营有限公司）