地铁供电系统中低压开关继电保护匹配分析

李云鹏

【摘  要】本文阐述了某地铁变电所 33kV 馈线开关和 0.4kV进线开关主要继电保护类型的现有配置情况和存在的匹配问题;探讨了电流速断保护、过电流保护、短路瞬时保护和短延时保护的理论计算方法，并提出整定电流匹配系数用于表示中压馈线开关保护与低压进线开关保护的匹配情况;对某地铁变电所中压馈线开关与低压进线开关的继电保护定值进行计算，并将理论计算结果与原有情况进行对比，提出整改建议。

【关键词】地铁;供电系统;保护;方案;低压开关

1继电保护在地铁供电系统中的作用

1.1继电保护装置

继电保护装置主要是由下面三部分组成，第一、测量部分，其能够针对被保护设备输入的信号进行测量，同时分析、对比已经给定的数值，由此对被保护装备的运行情况作出反应，判断其是否处于正常的工作状态中。第二、逻辑部分，其主要是判断被保护装备的当时工作情况，具体是根据测量元件的组合方式、输出量大小、或者是性质等等，从而判断被保护装置的动作情况。第三、执行部分，在逻辑部分传递完信号之后，其会做出相应的动作，完成被保护装置的保护任务。

1.2继电保护的基本任务

第一，在电气设备出现问题时，其可以通过断路器，在第一时间快速、自动、准确的切除故障设备，保护供电系统的稳定性，使其他无故障部分可以顺利工作，避免受到影响。第二，继电保护还可以对电气设备的不正常工作状态，做到准确的反应。其可以自动发出信号，当工作人员接收到信号之后，可以快速做出应对手段。对于不正常工作情况的反映，通常来说可以有一定的延时。第三，继电保护还可以合理搭配一些自动装置，以此在发生线路故障时，第一时间对故障线路进行修复，保证其运行正常性和稳定性。

2继电保护和轨道交通概述

继电保护主要指的是，对电力系统故障和危及安全的异常情况进行分析，从而论述其处理措施的反事故自动化对策。继电保护装置为了实现其任务，在技术方面，必须具有选择性、速动性、灵敏性和可靠性的特征。轨道交通具体来说就是，运营车辆要在制定轨道上面运行的一种交通工具或者一种运输系统。最具有代表性的轨道交通主要是由传统火车和标准铁路所形成的铁路系统。

3继电保护定值理论计算方法

3.1中压馈线开关保护整定

3.1.1电流速断保护

电流速断保护是动力变压器高压绕组、引出线套管以及馈线中压电缆相间故障的主保护。需躲过变压器0.4kV出口三相短路故障，同时需躲过变压器空载合闸时的励磁涌流，一般励磁涌流为5～10In，二者取大者为整定值。保护灵敏系数不小于2.0，时限T=0.1～0.2s。按躲过动力变压器低压侧三相短路的短路电流整定，即最大运行方式下，变压器低压侧三相短路时，流过高压侧（保护安装处）的短路电流。忽略上一级系统短路阻抗，最大三相短路电流见式（1）：

当灵敏度系数>2，表明整定值满足灵敏度校验。

3.1.2过电流保护

过电流保护按躲过变压器最大负荷电流整定，动作时间与变压器低压侧进线开关动作时间相配合。时限T=T0.4kV+0.1s。整定值见式（6）：

式中：Krel为可靠系数，用于过电流保护时，一般取1.2或1.5;Kjx为接线系数，相电流接线时取1，两相电流差接线时取姨3;Kgh为过负荷系数，考虑电动机自启动，可取1.5～3;Kre为微机综合保护装置的返回系数，一般取0.85～0.9。保护装置的灵敏系数，按最小运行方式下，变压器低压侧发生两相短路时，流过高压侧（保护装置安装处）的稳态电流校验。

当灵敏度系数>1.5，表明整定值满足灵敏度校验。

3.2低压进线开关保护整定

3.2.1短路瞬时保护

按变压器低压侧三相短路整定，与高压侧和低压馈线保护配合，瞬时短路定值需低于变压器高压侧电流速断保护整定值，计算时以灵敏度基准，同时考虑与馈线的配合，时限T=0～0.1s。按0.4kV母线发生两相短路电流，保护的灵敏度系数大于或等于2进行整定。两相短路电流见式（9）

3.3 算例分析

根据以上理论计算方法，对某地铁变电所中压馈线开关与低压进线开关的继电保护定值进行计算，并将理论计算结果与原有情况进行对比，如表所示。综合对比电流速断保护和短路瞬时保护可见，理论计算相对原有配置情况来说，短路瞬时保护的灵敏度、33kV 馈线开关与 0.4kV 进线开关上下级匹配程度较高（θ=2.77）。但是，现 有 配 置 情 况 同 样 符 合 匹 配 要 求（θ=1.44>1），因此尚可不用更改原有定值。33kV 馈线开关与 0.4kV 进线开关保护定值不匹配（θ=0.3），需要进行更改。过电流保护和短延时保护定值可按照理论计算结果进行更改。

结语：总而言之，在科学技术不断发展和完善的基础上，供电继电保护网络化技术的运用得到越来越多人的重视和关注，在轨道交通不断发展的前提下，地铁供电继电保护网络化技术的使用也越来越普遍，因此要科学合理的分析网络化技术，在此前提下，保证地铁供电继电保护装置功能的实现，进而为地铁的发展和进步做出贡献。

参考文献：

[1]赵伦.基于相互闭锁的地铁继电保护方案[J].电工技术，2014（11）：15-16+31.

[2]唐潔.地铁直流牵引系统的继电保护和双边联跳的应用[J].上海电气技术，2014，7（03）：29-34.

（作者单位：天津轨道交通运营集团有限公司）