道路監(jiān)督論文:道路配電室誤動因素及處置芻議

時(shí)間:2022-02-27 04:35:22

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道路監(jiān)督論文:道路配電室誤動因素及處置芻議

本文作者:李彥吉藺世吾王凡工作單位:北京鐵路局

在石家莊供電段10kV配電系統(tǒng)線路故障中,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),單相接地故障占67%,兩相短路占0.9%,兩相接地短路占15.9%,三相短路1.8%,其他故障14.4%。我們隨機(jī)調(diào)取了高邑配電室的1次電流速斷跳閘記錄,如表2,為2011-05-16T20:13貫通線路223DL的跳閘情況。從表2可看出,除三相短路外,線路間的線電壓不可能同時(shí)出現(xiàn)不正常,而失壓保護(hù)的電壓值就取自母線的三相值進(jìn)行"與"判斷,僅會在出現(xiàn)三相短路時(shí)發(fā)生失壓保護(hù)的誤動。隨著高速客運(yùn)專線的開通,自閉、貫通線路越來越多地使用了電纜供電,在同一地點(diǎn)出現(xiàn)三相短路的幾率將會越來越大。3.1現(xiàn)有軟硬件基礎(chǔ)上的解決方案及存在問題3.1.1修改失壓保護(hù)整定值(1)修改失壓保護(hù)電壓整定值理論上,只要將失壓保護(hù)電壓整定值減小,使其取值大于三相短路時(shí)的最低母線電壓水平,就能防止失壓保護(hù)誤動。但是在出現(xiàn)近端(如配電室出線)三相金屬性短路時(shí),母線電壓可能降低到接近于零,我們總不能把電壓定值設(shè)定為0V,否則會發(fā)生更多的失壓保護(hù)拒動問題。(2)增加失壓保護(hù)整定延時(shí)將其值按躲過同段母線斷路器速斷保護(hù)動作時(shí)間整定,在速斷保護(hù)動作時(shí)間內(nèi),失壓保護(hù)不會誤動??紤]到斷路器的分閘時(shí)間,其延時(shí)不能少于30ms,但是對方變電所,比如邢臺變電所的高邢自閉會在檢測到線路失壓的第一時(shí)間(瞬時(shí))備自投動作,若高邑所214DL失壓保護(hù)不動作,會將邢臺所自閉母線電壓送至高邑所母線上、造成二者并相,且高邑所因?yàn)槟妇€有壓而使失壓保護(hù)返回不再啟動跳閘。因此不能靠增加失壓保護(hù)動作時(shí)間和降低失壓保護(hù)電壓整定值的方式來防止失壓保護(hù)誤動。

投入失壓保護(hù)有流閉鎖如圖3,通過在失壓保護(hù)動作前判斷有無負(fù)荷電流的方式,防止其誤動。但鐵路自閉、貫通線路具有長距離輸送小負(fù)荷的特點(diǎn)[1],其正常負(fù)荷電流值很小。比如高邑配電室高邢自閉線路一次側(cè)負(fù)荷電流3.84A、且三相基本平衡,在采用30/5電流互感器的情況下,二次電流只有0.64A,在母線電壓降低到正常值的一半時(shí)電流值也迅速降低為正常電流的1/3~2/3范圍內(nèi),二次值最低在0.2A左右。輸電距離較短的線路或者同母段其他線路近端金屬性短路時(shí)二次電流值甚至降低到0~0.1A,這樣使得失壓保護(hù)有流閉鎖功能失效,且電流整定值很難選擇,現(xiàn)場應(yīng)用中多數(shù)配電室退出了本項(xiàng)設(shè)置。自閉、貫通線路多數(shù)情況下與牽引供電系統(tǒng)同方向近距離架設(shè),在配電室真正出現(xiàn)失壓時(shí),靜電感應(yīng)出現(xiàn)的感應(yīng)電流值就有0.2A,甚至更大,此時(shí)若投入有流閉鎖(比如0.2A),造成失壓保護(hù)拒動,相鄰所電壓會送至本所母線,對于不存在并相條件的配電室可能出現(xiàn)嚴(yán)重的后果。各種故障特點(diǎn)分析在10kV配電線路中,單相接地、兩相短路、兩相接地短路、三相短路等橫向故障發(fā)生的幾率較多,危害最為嚴(yán)重,線路斷線等縱向故障一般不會造成保護(hù)的誤動,在此不再討論。(1)單相接地在小電流接地系統(tǒng)中,線路發(fā)生單相接地時(shí)并不破壞系統(tǒng)線電壓的對稱性,并可持續(xù)運(yùn)行1~2h,因失壓保護(hù)檢測的是線電壓、不會造成保護(hù)誤動。(2)兩相短路[2]在故障點(diǎn)處,用對稱分量表示,兩相短路有3個(gè)邊界條件:If(0)=0;If(1)=-If(2);Uf(1)=Uf(2),即正序網(wǎng)絡(luò)和負(fù)序網(wǎng)絡(luò)在故障點(diǎn)并聯(lián),零序網(wǎng)絡(luò)斷開。發(fā)生故障時(shí)出現(xiàn)負(fù)序分量,沒有零序分量。(3)兩相短路接地[2]在故障點(diǎn)處,用對稱分量表示、兩相短路接地的邊界條件:If(1)+I(xiàn)f(2)+I(xiàn)f(0)=0;Uf(1)=Uf(2)=Uf(0)。顯然滿足此邊界條件的復(fù)合序網(wǎng)在故障點(diǎn)并聯(lián)。發(fā)生故障時(shí)出現(xiàn)負(fù)序分量、零序分量。(4)三相短路序網(wǎng)構(gòu)成中同樣只有正序分量,也可以說在正序的基礎(chǔ)上串入了阻抗零;短路計(jì)算中只有正序分量,沒有負(fù)、零序分量。大量的現(xiàn)場運(yùn)行實(shí)踐表明[3],當(dāng)發(fā)生三相對稱短路瞬時(shí)也會出現(xiàn)短時(shí)的負(fù)序電壓,其值一般不小于0.06UN(額定相間電壓)。

(1)電流增量閉鎖失壓保護(hù)為了解決由于1條饋出線三相短路時(shí)母線電壓降低引起另外1路失壓保護(hù)誤動的問題,可增加電流增量閉鎖條件,只有在電流有突變量的條件下、同時(shí)母線電壓降低才啟動斷路器跳閘。上例中214DL沒有增加的突變量,就不會引起失壓保護(hù)誤動作,動作邏輯如圖4。同時(shí),為了防止空載投運(yùn)線路時(shí),變壓器勵(lì)磁涌流致使電流增量誤觸發(fā),可增加二次諧波閉鎖功能。在配電室出現(xiàn)進(jìn)線失壓時(shí),由于二次諧波閉鎖的電流增量不會啟動,致使失壓保護(hù)拒動,此時(shí)可增加負(fù)序電壓的"或"條件。上述討論的各類短路故障在配電室饋出線側(cè)均會檢測到負(fù)序電壓,而真正的進(jìn)線失壓時(shí)是不會產(chǎn)生負(fù)序電壓的,利用這一特征,增加在負(fù)序電壓U2小于整定值的情況下,只要三相線電壓降低時(shí),就會啟動失壓保護(hù)動作,可有效防止進(jìn)線失壓的情況下,發(fā)生的保護(hù)拒動問題。圖4饋線測控裝置失壓保護(hù)動作邏輯優(yōu)化圖需要注意的是三相短路只是在故障發(fā)生的瞬時(shí)產(chǎn)生負(fù)序電壓,因此必須做到有負(fù)序電壓產(chǎn)生,在母線電壓恢復(fù)正常前,此閉鎖一直有效,以免引起失壓保護(hù)的誤動。(2)負(fù)序電壓啟動的備自投在發(fā)生三相短路時(shí),備供所可能出現(xiàn)主供所跳閘前備自投誤投于故障線路的問題,可采取2種方案來解決這一問題:①增加備自投延時(shí),只要保證備供所的自投時(shí)限大于主供所斷路器固有跳閘時(shí)間就可以解決這一問題。②增加負(fù)序電壓閉鎖,在備供所腳下的線路電壓互感器檢測到負(fù)序電壓后,自動延長躲過斷路器固有分閘時(shí)間自投延時(shí),其他情況下,仍舊為瞬時(shí)動作。4結(jié)束語鐵路10kV自閉、貫通線路有著與地方供電系統(tǒng)截然不同的特點(diǎn),對地方供電系統(tǒng)的運(yùn)行方式、保護(hù)設(shè)置照抄、照搬,就會出現(xiàn)某些不適應(yīng),要求我們進(jìn)行必要的甄別。本文在不增加任何設(shè)備的前提下,提出了通過優(yōu)化保護(hù)動作邏輯來避免保護(hù)誤動問題的方案,希望對鐵路配電室的安全運(yùn)行提供有益的借鑒。