2022年地铁中压供电系统选跳保护原理及试验方法 .pdf

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1、地铁中压供电系统选跳保护原理及试验方法摘要：从差动保护原理出发，通过介绍差动与选跳2 种保护的不同点，论述了选跳保护的动作原理，并以变电站10 kV 进线故障、出线故障和母线故障3 种故障状态时选跳保护的动作情况为例，总结出选跳保护的特点。最后结合现场实际调试经验，介绍了选跳保护的2 种试验调试方法。关键词：差动保护；选跳；故障特点；试验调试0 引言在地铁中压供电系统中，可以包括2 套电压等级系统，一套是为牵引变电站提供动力的35 kV电压系统， 另一套则是为动力照明、环境与监控 （BAS）、通风空调等一般机电专业提供动力的10 kV中压系统。在10 kV 中压系统中，主保护采用了我国国内首次

2、使用的差动保护形式选跳保护，这种保护的原理与传统意义上的差动保护原理既有联系又有区别。下文针对选跳保护结合具体的10 kV供电系统对其原理进行进一步的分析。1 选跳保护原理分析在以往的差动保护中，包括变压器差动保护（见图1）及线路差动保护（见图2），其基本原理是比较被保护对象两端的电流大小和相位。理想情况下，的矢量和几乎均为零（如果不考虑各种变比的电流互感器本身设备的差别及不平衡电流Iph的影响），但当被保护对象发生故障时，例如线路上的各种接地故障，或者变压器内部发生匝间短路故障时，此时，将引起被保护对象的上级或下级的开关跳闸，以切除故障。在这种差动保护中，由于要进行2 个电流的矢量和计算，因

3、此，它涉及到设备两端电流互感器一次和二次接线的极性问题，极性必须依据保护装置的要求确定，也就是说它是一种矢量保护。对于单个设备的差动保护，例如变压器，可以通过二次接线来实现，如图1 所示，而对于距离较长的线路差动保护来说，由于线路本身损耗较大，因此，通常考虑利用站间光纤通讯来解决。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 2 选跳保护的特点选跳保护也是基于差动保护原理而实现的，不过， 它与普通的差动保护还是有一定的区别。图

4、 3是 3 个变电站 1、2、3 的选跳装置原理接线图，11 代表 1 站的进线保护， 12 代表 1 站的出线保护，同理 21 代表 2 站的进线保护，22 为 2 站的出线保护，依此类推。保护装置之间的连线为数据通信线，对于同一站的保护装置的通信，利用普通控制电缆即可，如21 和 22 保护装置之间的通信；对于变电站之间的保护装置的通信，则可通过光缆来实现，如12 和 21 保护装置之间的通信则采用光缆。该系统为设置母联的单母线分段系统，供电方式为双环网供电方式，图中仅画出每站的其中一段母线，供电系统正常运行时，供电方向为123，当供电给 1 站的开闭所出现故障时，供电方向变为 321。选

5、跳保护为该系统的主保护，过流保护为后备保护。对于主保护选跳保护来说，以2站为例，当供电方向为123 时，可能出现的故障情况为A、B、C 这 3 个地方，下面分别加以讨论。（1）A 点出现故障（进线）。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 继电保护动作为11、12 过流启动， 21、22、31、32 过流不启动。则判断1、2 站间故障，此时，由 12 通过 12 和 21 间的站间光纤给21 发出跳闸信号， 12 和 2

6、1 断路器跳闸。（2）B 点出现故障（出线）。继电保护动作为11、12、21 过流启动， 22、31、32 过流不启动。则判断2 站母线故障。此时，由 21 通过该站内的二次硬接线给22 发出跳闸信号， 21 和 22 断路器跳闸。（3）C 点出现故障（母线）。继电保护动作为11、12、21、22 过流启动， 31、32 过流不启动。则判断2，3 站间故障。此时，由 22 通过 22 和 31 间的站间光纤给31 发出跳闸信号， 22 和 31 断路器跳闸。通过以上分析可以看出，该选跳保护有以下2 个特点：（1）选跳保护只与电流的大小有关系，而与电流互感器的二次接线的极性无关，也就是说，该保护

7、不是矢量保护。（2）各台开关保护之间通过光纤或二次硬接线只传输跳闸信号（或装置故障闭锁信号），而并不传输电量信号，也就是说，装置本身并不对2 台断路器的电流进行计算。3 试验方法上述分析是地铁10 kV 中压供电系统选跳保护的基本原理，但在实际供电系统中每个变电站设计为单母线分段形式，每站都有两路进出线，因此，试验调试必须与其左右邻站分别联调。但由于现场条件无法满足调试的需要（如站间装置微机通讯光纤还未敷设、变电站通讯施工未完成而无法进行站间通讯联系等），因此采用了变通的试验方法，利用该站其中一路进出线代替邻站的进出线以模拟实际状态，现以2 种情况为例进行较详细地分析。名师资料总结 - - -

8、精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - 3.1 试验方法 1 图 4 为试验方法1 的原理接线图。图 4 中，以 1# 进线 1# 出线模拟该站的进出线保护，2# 进线 2# 出线模拟邻站的进出线保护，用光纤将 12 保护装置和21 保护装置间建立通讯，也即12 保护装置的 “ 收发 ” 光端口与 21 保护装置的“ 发收 ” 光端口分别相连，试验过程如下：（1）供电方向为变电站1变电站 2。模拟站间故障：合11、12、21、22 开关，给 1

9、1、12 加动作电流，则12、21 开关跳闸；模拟变电站 2 母线故障：合11、12、21、22 开关，给 12、21、11 加动作电流，则21、22 开关跳闸；模拟变电站1 母线故障：合11、12、21、22 开关，给 11 加动作电流，则11、12 开关跳闸。（2）供电方向：变电站2变电站 1。模拟站间故障：合11、12、21、22 开关，给 21、22 加动作电流，则12、21 开关跳闸；模拟变电站 1 母线故障：合11、12、21、22 开关，给 21、12、22 加动作电流，则11、12 开关跳闸；模拟变电站2 母线故障：合11、12、21、22 开关，给 22 加动作电流，则21、

10、22 开关跳闸。3.2 试验方法 2 图 5 为试验方法2 的原理接线图。图 5 中，在 1# 进线和 2# 出线建立光纤通讯，通过1# 进线和 2# 出线模拟站间故障，试验过程如下：（1）供电方向：变电站1变电站 2。模拟站间故障：合11、12、21、22 开关，给 11、12 加动作电流，则11、22 开关跳闸；模拟变电站2 母线故障：合11、12、21、22 开关，给 11、12、22 加动作电流，则21、22 开关跳闸；模拟变电站1 母线故障：合11、12、21、22 开关，给 12 加动作电流，则11、12 开关跳闸。（2）供电方向：变电站2变电站 1。模拟站间故障：合11、12、2

11、1、22 开关，给 21、22 加动作电流，则11、22 开关跳闸；模拟变电站1 母线故障：合11、12、21、22 开关，给 11、22、21 加动作电流，则11、12 开名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 关跳闸；模拟变电站2 母线故障：合11、12、21、22 开关，给 21 加动作电流，则21、22 开关跳闸。3.3 试验结果分析以上模拟站间进出线保护的试验方法有一定的可靠性和灵活性，基本满足了试验和调试的目

12、的，但也有一定的局限性，即用于该站试验的通讯光纤较短，信号衰减较小，试验调试时无法进行校验，因此，该站试验调试完成后，在变电站投运前必须对站间通讯进行有目的、有选择地校验，整个选跳保护调试才算结束。4 结束语选跳保护作为一种线路主保护在我国地铁中压供电系统中应用较少，目前，大部分采用的均是带方向性的线路纵差保护，与矢量线路纵差相比，选跳保护对保护装置的要求较低，不必进行复杂的电流矢量计算，但由于涉及到的开关数较多（一般为每个变电站至少3 台），因此，在保护装置的试验调试方面较复杂。本文从差动保护的原理出发，介绍了选跳保护的原理、特点并论述了一种较为实用的试验调试方法，希望能对从事相关工作的工程技术人员提供一些参考和帮助。文章来源：电气化铁道原作者：张江名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -