一起上下行同时过负荷跳闸引发的思考

王箴

摘 要：继电保护在铁路供电系统的应用越来越精确和广泛，其选择性、速动性、灵敏性、可靠性都在逐步提高。然而在一些不常见的情况下，保护的精确度大幅下降，出现了一行供电臂跳闸引发相临供电臂衍生跳闸的情况。本文就一种上下行供电臂同时接近过负荷状态时，牵引变电所保护失去选择性的特殊情况做出讨论。

关键词：过负荷 选择性

0概况

2021年12月2日8时44分，陇海线新沂牵引所陇海328单元、陇海329单元在相差0.154s时间内发生跳闸并分别重合闸成功。陇海328单元和陇海329单元分别对应新沂牵引所213断路器和214断路器，末端分区所并联断路器为草桥分区所271断路器，其拓扑结构如图1所示。

跳闸的故障报文如图2所示，首先214断路器阻抗Ⅱ段动作，陇海329单元跳闸，通过报文分析可知u>20kV，i=929A（断路器过流定值为860A，929A在860A±100A以内），阻抗角<40°，可知陇海329单元属于过负荷跳闸。延迟约0.15s后，新沂变电所213断路器阻抗Ⅰ段动作，陇海328单元跳闸，通过报文不能直接判断该单元跳闸为过负荷跳闸。报文显示0.39s后，草桥分区所271断路器动作。由于报文显示有一定时间差异，草桥分区所仍能检测到电压电流，可认为草桥分区所271断路器和新沂变电所213断路器在同一时间动作。

1分析

通过当班列车调度员可知，在陇海328单元和陇海329单元内共有7辆机车正在运行、升弓，因此可基本判断两个单元均为过负荷跳闸。

该起跳闸主要由两个过程组成，第一个过程是214断路器阻抗二段保护启动，切断陇海329单元供电。通过图2报文可知，陇海329单元内机车取流约为622.74A（忽略谐波电流），陇海328单元内机车取流约为1645.58A-622.74A=1022.84A。此时，上下行機车取流相差约400A，不满足过草桥分区所流跳闸定值480A。因此，271断路器此时未动作。

接着第二个过程是新沂牵引所213断路器和草桥分区所271断路器几乎同时跳闸。由于271断路器在第一个过程中未能及时启动，导致陇海329单元内的所有负荷瞬间切换至陇海328单元供电。因此，陇海328单元跳闸出现了不同于普通过负荷的报文。

该起跳闸中草桥分区所271断路器未能起到切除上行已跳闸负荷，失去了本应有的选择性，引起下行一段保护动作的同时，使得报文数据阅读难度加大。同时由图2中谐波电流增大可知，陇海329单元内负荷瞬时切换到由陇海328单元供电，造成谐波电流增大对供电臂内机车和供电系统均产生一定程度的冲击。

2解决方案

通过以上分析可知，在上下行相邻供电臂的保护中271断路器的跳闸动作在该情况下失去选择性。该种情况下会导致，当上下行电流相差不大且未达到保护定值时，如一行过负荷或发生短路电流不大的高阻短路接地会引发另一行衍生跳闸。

为解决此问题，提出三种解决方案。第一种方案需要牵引所和分区所实现动作上的联动，第二种方案需要分区所减小或者取消跳闸出口延时，第三种方案需要为断路器添加一个延时判断条件。

第一种方案中，如果牵引所断路器跳闸能够同时引起分区所联动跳闸，即可快速解决271断路器失去选择性的问题。该方案实施后，对于除分区所断路器本身故障所引发的衍生跳闸以外，均可快速准确的切除故障行供电臂，对于供电设备起到了更好的保护。

实现该方案，需要实现继电保护的异地联动和更为精准的变电站时间同步。对于继电保护异地联动系统，需要通过板件控制和通讯装置线路实现。利用GSM/GPRS网络，直接接入公共网络的方法成本较低，但是存在较大泄密安全风险和较大不稳定性。利用既有的内网的光纤通信不失为一种合适的实现方案，该方案需要更多的部门之间的联络沟通。

第二种方案中，取消跳闸延时可避免产生本文所述衍生跳闸故障。在上海铁路局普速铁路中，分区所的各类跳闸出口延时普遍设置为0.1s，若不设置出口延时，则可能出现频繁误动跳闸。因此，采用取消出口延时的方法不可取。在保障时间精准的前提下，分区所断路器跳闸出口时间适当缩减至0.05s可以兼顾防止误动作的情况和避免在该情况下失去选择性。

第三种方案是利用牵引所内部的保护系统之间的配合，提前识别以使得故障跳闸有所延时。以该起故障为例，当214断路器跳闸后若符合过负荷判据，则输入一个0.1s的延时信号给213断路器的保护装置，使得213断路器的一段保护时间延迟0.1s，这样便可以保证271断路器动作一定是提前于213断路器的，可以避免213断路器的误动作。

3总结

在较大的枢纽地区，过负荷跳闸是十分常见的现象。更好的区分过负荷跳闸与故障跳闸，对于供电调度员的应急指挥、列车调度员的行车限制以及站段的故障原因查找等都有着十分重要的意义。作为起到隔离故障的分区所断路器，能够更好、更快的隔离已经跳闸的区段，从而避免两行同时跳闸十分关键。通过对保护的升级和查缺补漏，对铁路供电的安全稳定运行和不断完善有着重要的作用。

参考文献

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