浅谈地铁供电设备差动保护跳闸技术

旷凌云

摘  要：随着地铁建设的不断扩大，人们越来越重视地铁运营的安全性和稳定性。供电安全是地铁运营安全的关键，相关人员应积极研究地铁供电设备的安全防护技术，在地铁供电设备运行过程中，需要使用差动保护跳闸技术，该文主要分析了城市地铁供电设备在运行过程中需要使用差动保护跳闸技术的重要原因以及地铁供电设备的日常预防性维修措施。

关键词：地铁;供电设备;差动保护跳闸技术

中图分类号：U223     文献标志码：A

在地铁供电设备运行过程中的电缆主保护为差动保护跳闸技术，供电系统可以分为两端不同的设计，因此一旦其中一个地区发生安全故障，那么差动保护跳闸装置会自动启动，引起母联备自投。

1 跳闸情况分析

在地铁供电分区中包括开闭所、变电所、牵引混合所等，在正常运行时，都是选择使用变电所进行地铁设备供电。当其中差动保护动作出现跳闸问题时，该地区的地铁出现失电情况，母联没有启动自投合闸，这时候直流接触网单边供电，并不会对行车造成很大的影响。出现跳闸问题需要进行现场抢修，通过使用断路器来由城市广场支援供电。

2 故障原因分析

根据我国地铁的设计规范要求可知，供电系统主要采用了二路供电，因此当其中一路差动保护跳闸之后，母联柜备自投会迅速地合上联络开关，然后针对另一路电源实施支持供电操作，这样能够有效地提升供电设备和供电系统的稳定性。在安全故障发生之后，首先需要针对引起线路差动保护跳闸的主要原因进行分析，查找故障所在地并寻找处理方法。然后通过分析母联柜备自未按设计动作，寻找相关逻辑模块在运行中出现的问题。在电缆系统的保护过程中，光纤差动属于主保护措施，零序和过流属于后备保护措施，整个保护装置都是采用了综合保护装置。如果地铁供电系统差动保护装置出现故障录波，表示差动保护发生故障时电流有效值变大，造成安全故障。差动保护的启动值以及延时特点，能够有效满足差动保护装置跳闸出口的运行条件。在安全事故发生之后，要询问变电所值班人员，查找出主所的故障原因，在差动跳闸的同一时间，电压突然出现变化开始下降。通过综合以上安全事故的发生信息，可以大体判断出此次故障是环网电缆出现安全故障，需要针对电缆出现的安全故障点进行定位修复，并寻找母联自投失败原因，查询出来之后及时进行处理。

3 地铁供电设备电缆故障修复处理措施

3.1 电缆故障点的查找和分析过程

下行线电缆型号为WDZR-YJY-26/35KV-1×120XLPE，电缆的总长度是1.5 km，中间有3个接头。在开关柜安装实验电缆头之后，需要在现场使用meggerS1-1052/2的电子绝缘摇表，再加上需要使用5 kV和10 kV的电压测试电缆芯线对地进行绝缘处理。在电缆出现故障之后，需要使用德国SenaKMTT30-E以及SPG32的电缆故障定位测试仪器，使用测试仪器来测试电缆击穿残压。当电压被增加到13 kV时，电缆被击穿，定预加4 kV电压时电缆被击穿，可以选择4 kV作为测试残压。在使用SenaKMTT30-E以及SPG32故障定位仪器来测定电压出现故障区域时，T30-E使用了ARM弧反射模式来进行与定位，判断出故障波形，查看距离故障点最近的区域。当SPG32被触发之后，则需要设置周期为4 s的输出一次冲击电压，然后使用T16/9来精确地沿着电缆的线路寻找放电点，寻找放电点之后针对接地的扁钢来进行放电。

3.2 电缆故障修复

要首先针对电缆故障进行故障定位，确定出故障的发生地点，然后检查整条电缆的沿线，查看是否还存在其他故障点或者是薄弱环节。在电缆的击穿点左右分别9 m的地区进行截断处理，然后替换上一条长度是18 m的电缆，然后重新制作出2个电缆中间头。在完成电缆故障点电缆头的重新制作工作之后，针对电缆进行绝缘测试，使用meggerS1-1052/2电子绝缘摇表来测试主绝缘，选择使用5 kV档测试一分钟。使用高压直流发生器来施加52 kV的电压1 min，然后进行高压绝缘测试。由于在故障现场不具备使用交流耐压测试的条件，因此根据我国已经出台的《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》，需要采用试驾正常系统相对电压24 h，来代替交流耐压。

4 母联备自投失败处理措施

在母联备自投出现失败情况之后，首先工作人员需要详细的检查二次接线，在母线停电工况中，使用开关柜继保仪来加量触发差动保护动作信号，针对母联开关柜进行实时监测，检测出母联开关柜的差动动作信号之后，说明二次回路接线恢复正常。在母线不带电的情况下，需要把母联柜备自投功能进行投入，使用继保仪来加量，从而触发差动保护动作信号，此时母联备的自投合闸行为成功。在断开断路器、隔离开关之后，母联柜备的自投功能也投入使用，经过联系电调和城市广场以及母线空载带电，此时出现的问题跟故障跳闸工况一样，就需要继续使用继保仪来加量触发差动保护动作信号，此时呈现出来的备自投属于失败状态。在此情况下再次进行试验，备自投失败之后可以实时监测内部逻辑信号，这时候会发现母联柜检测到差动动作信号，但是备自投合闸指令并没有进行启动。母联开关柜在备自投失败之后，指示灯还带有一定的自保持功能，其中柜面板的备自投失败指示灯还没有点亮，这就说明备自投合闸指令还没有启动。把母联柜差动保护动作输入信号之后进行下降，使用继保仪加量触发差动保护动作信号，备自投成功。通过故障分析可知，造成母联自投失败出现安全故障的主要原因，是由于母联开关柜的保护装置内部存在逻辑缺陷问题。目前电缆无压信号以及差动保护动作信号在时间上配合得不够科学合理。在日常预防性试验开展过程中，首先把其中一段母线进行停电处理，母线的无压信号持续保持高电平，但是在实际的跳闸过程中，母线的无压信号从低电平转变成了高电平，并没有测试出内部存在逻辑缺陷。

5 有效整改措施分析

在地铁供电设备运行过程中，需要加强对于环网电缆的巡查工作，在巡查过程中针对发现的潜在缺陷以及可能出现故障的薄弱环节进行预防性处理。在母联备自投失败情况出现之后，要深入地分析失败的原因，并提出有效的优化整改方案，自己核对出内部所有的逻辑模块，确保逻辑模块方面都符合实际设计规范要求。在日常工作开展过程中，需要结合整改方案的具体要求和内容来安排整改计划的开展措施，并协助相关技术人员快速地完成整个供电线路的整改。在工作开展过程中需要针对故障处理应急处理的相关工作人员加强培训教育工作，重点落实好培训质量的后期检查和考核工作，提升故障处理、应急处理工作的开展质量。针对一部分新建的地铁供电设备，工作人员需要强化相关逻辑闭锁关系的核查工作，确保设备能够更加安全可靠地运行。

6 结语

差动保护属于在中压环网的主要保护措施，中压环网在地铁的供电系统运行过程中占据了非常重要的位置，一旦供电系统在运行过程中出现问题，会导致全站停电甚至是威胁列车的行车安全。因此需要针对差动保护加强研究工作，在设备运行之前能够详细地检查电流互感器等重要设备的运行情况，提升设备运行质量，通过提升差动保护的可靠性来提升地铁运行的安全性。

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