地铁供电设备差动保护跳闸技术探讨

朱金旭

天津中铁电气化设计研究院有限公司 天津 300000

1 供电设备差动保护动作跳闸原因分析

通过分析发现，地铁供电设备差动保护动作跳闸原因主要体现在几个方面：①供电设备上设备引线接头出现松动问题。②设备断路器、绝缘子靠近供电设备侧套管部分绝缘出现问题，或存在闪络状况[1]。③和设备连接电压互感器存在问题。④和设备连接隔离开关绝缘子存在损坏状况，或出现了闪络问题。⑤设备上避雷器或支持绝缘子存在故障。⑥出线电流互感器绝缘子存在断路等故障。⑦二次回路存在问题。⑧因为误合、带负荷拉、误拉等造成设备故障。⑨误动设备差动保护装置。

2 差动保护跳闸技术应用

2.1 分站集中控制防越级跳闸技术

当该段供电线路发生短路现象，保护控制回路就会对线路中的异常信息进行采集，并将故障信息传输到分站装置中进行分析判断，针对故障状态判断给出相应的信号指令，控制该段线路的保护控制开关发生动作，防止越级跳闸的发生。当采用分站集中控制这种方式时，也有一定的局限性，不能在全部推广应用。

2.2 差动保护

差动保护决定采用光纤纵差保护模式。在具体实施保护时，会在新路末端展开检测器安装，对相位以及电流波形相关数据展开收集，并通过对光纤通道的运用，将数据传输到保护装置中。按照对侧以及本侧电气量数据分析结果，保护装置可以准确对故障发生位置展开识别[2]。技术人员需要运用差动计算方式，对同一时刻两端电流数值展开比较分析，且会按照分析结果，对两端电流数据展开同步处理。在GPS 同步时钟技术的支持下，2 个异地时钟会保持同步状态。按照基尔霍夫电流定律内容，在流出电流数值与被保护线路电流保持一致时，对线路故障实施检测，检测到不同的电流数值，而数值差便是故障电流，直接引起两侧保护装置出现不平衡较大电流，导致装置出现错误动作。所以需要做好分相差动启动电流定值设置，应对不平衡电流实施规避，本次建议将进线差动保护动作值设置为50A。

2.3 断路器闭锁防越级跳闸

为了防止断路器出现越级跳闸，一种简单的方法就是上级和下级实现闭锁。这种方法可以实现断路器的逐级闭锁，在很大程度上避免了越级跳闸的出现，但是缺点也很明显，就是闭锁线路的接线过于复杂，特别是在保护器的级别较多时。为了提高信号传输的可靠性及效率，可以采用无线式信号传输方式，但是并不能保证具备较高的实时性，即闭锁存在一定的滞后性。

2.4 光纤电流差动保护防越级跳闸

光纤电流差动保护是借助光纤信号传输通道实时地向对侧传输采样数据，同时接收对侧的采样数据，保护时利用本地和对侧电流的差动来进行计算。故障的判别依据是电流差动保护的制动特性方程。这种保护方法具有精确、动作快且稳定的优势，但是也存在一定的不足，即无法多线保护及多级差动保护的成本非常高。

2.5 加强变压器控制

变压器差动保护尤其是比率差动保护的逻辑原理，还不得不考虑一个因数就是CT 断线。如果不考虑CT 断线闭锁，差动保护很有可能会误动作。以高压侧A 相差动采样电流断线为例，如果由于某种原因，或是线路松动，或是电流互感器损坏，或是差动保护装置高压侧A 相采样电流回路损坏等某种原因导致A 相电流采样值为零，那么A 相差动电流就等于低压侧电流互感器二次电流值；同理如果低压侧CT 断线，差动电流就是高压侧的二次电流值。若不考虑CT 断线闭锁，则差动电流很可能会超过差动保护设定值，而发生差动保护误动的可能[3]。所以差动保护特别是比率差动保护必须要考虑CT 断线对其所产生的影响，需要增加CT 断线闭锁功能，也就是当发生CT 断线时，闭锁比率差动保护动作。

差动保护原理还要增加谐波制动。当变压器空载投入瞬间会产生励磁涌流，涌流的电流值较大，而此时差动电流值就等于涌流的电流值，可能会引起保护装置差动保护的误动作。

2.6 加强母联备自投

在满足条件时，备自投触发启动动作；常见的备自投方式有3 种。

（1）装置启动时进线一和母联作用，而进线二做备份线。当母联线丢失电压，同时进线一没有电流，此时进线二存在电压，装置跳进线一触发，并进线二触发。

（2）装置启动时进线二和母联作用，而进线一做备份线。当母联线丢失电压，同时进线二没有电流，此时进线一存在电压，装置跳进线二触发，并进线一触发。

（3）装置启动时进线一和进线二作用，而母线做备份线。当I 母线丢失电压，同时进线一没有电流，此时II 母存在电压，装置跳进线一触发，并母联触发。并母联触发机关后联切功能启动，如果进线二的电流超过过负荷规定数值，则启动联切功能，否则联切功能将在几秒后撤销。

（4）装置启动时进线一和进线二作用，而母线做备份线。当II 母线丢失电压，同时进线二没有电流，此时I 母线存在电压，装置跳进线二触发，并母联触发。并母联触发机关后联切功能启动，如果进线一的电流超过过负荷规定数值，则启动联切功能，否则联切功能将在几秒后撤销。

3 结语

通过本文对差动保护跳闸技术相关内容的阐述，使我们对该项技术及其应用有了更加清晰的认知。鉴于供电系统在地铁运行中所起到的重要作用，有关部门应进一步加强对系统以及供电设备保护方式的研究力度。应在明确供电系统基本情况的基础上，结合地铁运行需求量展开差动保护技术应用方案设计，保障保护技术应用质量，确保技术以及保护装置可以在供电系统保护中发挥出更大的作用，从而对我国地铁事业发展形成有效带动。