配电所与贯通线自动分段装置匹配运行的分析

李明璟

（南宁铁路局柳州供电段，工程师，广西 柳州 545007）

宁局焦柳线10 kV 电力贯通线承担着该线信号、无线列调、售票系统等重要铁路负荷的供电任务，其供电可靠性直接影响铁路运输安全，而该贯通线路的大部分架空线路处于山区丘陵地段，地形复杂，运行条件恶劣。当贯通线发生故障后，传统的处理方式是通过人员到现场分合线路上的开关逐段排查故障区段，故障查找耗时费力，还会造成长时间的停电，严重干扰铁路正常运输。通过对焦柳线电力贯通线开关站增设自动分段装置及融安配电所改造，为可靠供电提供了设备条件。为此，研究配电所与线路自动分段装置匹配运行具有重要的现实意义。本文着重分析线路永久性故障下配电所与线路自动分段装置匹配供电的问题。

1 存在的问题

1.1 保护装置不能有效识别线路运行方式 由于配电所主备供运行方式影响馈线断路器与自动分段装置动作，馈线保护装置就无法判断启动重合闸或是备用电源自动投入（简称为“备自投”）功能，导致馈线断路器动作与线路自动分段装置不匹配，甚至导致误分段非故障区段。

1.2 自投功能不能满足再次供电需要 当区间线路故障跳闸后，备供配电所备自投不成功，主供配电所启动一次重合闸。若线路出现永久性故障，则故障区段的自动分段装置断路器跳闸并同时闭锁，将故障区段隔离。备供配电所至无故障区段线路供电的再次恢复送电仅能依靠备供所值班员手动操作，若其不能在300 s内合上备供配电所的馈线断路器，则无法保证另一端无故障区段的正常供电。

1.3 二次重合闸与自动分段装置不匹配 为了保证电力贯通线路可靠供电，主供配电所馈线保护装置需启动二次重合闸。在主供配电所与备供配电所间一般配置6～7个自动分段装置。当区间出现故障时，主供配电所馈线保护装置动作，馈线断路器跳闸，区间的自动分段装置因失电会自动分开。当配电所一次重合闸送电时，分段装置会经过延时依次送电。一般每个装置需要5 s，如故障点接近线路末端，则合到永久故障点的时间约30 s。此时，主供配电所馈线保护装置再次动作跳开断路器，区间临近故障点的分段装置分闸后会闭锁合闸，将故障区段隔离。主供配电所需启动二次重合闸恢复非故障区段供电。而常规设计的馈线保护装置重合闸整组复归时间为20 s，存在小于自动分段装置切除故障区段时间可能性，保护装置复归后导致二次重合闸失效。

1.4 配电所馈线近端故障电流对系统冲击 当永久性故障点在配电所馈线断路器外侧时，重合闸动作或自恢复供电动作合于故障点，此时系统短路阻抗小，短路电流会很大，对电力系统造成冲击。同时，若断路器在短时间内连续2次切断短路电流，会造成油断路器或真空断路器绝缘强度降低，其遮断容量大幅降低，一般降低到50～80%，从而造成断路器灭弧室击穿。

2 对策及改进措施

2.1 保护装置增加运行方式判断功能 电力贯通线路带电且断路器处于合位时为主供状态；电力贯通线路带电且断路器处于分位时为备供状态。为了让保护装置能够更好地识别线路运行方式，给装置增加运行方式判断功能，当装置上电时自动识别运行状态并在运行过程中判断线路主备供方式。

电力贯通线路因故障跳闸后，备供配电所启动备自投。如备自投成功，此时原备供馈线保护装置自动改变运行方式，切换到主供运行方式；反之，备供配电所保护装置维持原运行方式不变。若电力贯通线路因故障跳闸后，主供配电所馈线保护装置在延时后检测到线路带电，则认为线路发生瞬时性故障，且备供配电所备自投成功。此时，原主供配电所馈线保护装置自动改变运行方式，切换到备供运行方式。反之，则认为线路发生永久性故障，备供配电所备自投不成功，仍需主供配电所馈线保护装置重合闸动作，保护装置维持原运行方式不变。人工操作断路器判断线路主备供方式是在备供状态下，手动合馈线断路器后检测线路带电，则备供配电所馈线保护装置自动改为主供状态运行；在主供状态下，手动分馈线断路器后检测线路带电，则装置自动改为备供状态运行。主备供运行方式判断逻辑见图1所示。

图1 主备供运行方式判断逻辑图

2.2 备自投投入时增设自恢复供电功能 当备供配电所备自投功能投入时，需增加自恢复供电功能。自恢复供电功能也采用充电方式，必须在“充电”完成后才能启动合闸回路。备供配电所馈线保护装置检测到断路器在跳闸位置、母线有压、线路有压，装置启动自恢复供电功能充电。当母线有压，而因电力贯通线路故障或主供配电所断路器故障而使线路无压时，配电所备自投动作合馈线断路器，直至合闸到故障区段，则馈线保护装置动作，馈线断路器跳闸，同时故障区段的自动分段装置闭锁合闸；经延时后馈线保护装置启动自动恢复供电，馈线断路器合闸，向非故障区段恢复供电。当自动恢复供电成功后，配电所备供方式转为主供方式，装置自恢复供电功能放电。备自投及自恢复供电功能逻辑见图2所示。

图2 备自投及自恢复供电功能逻辑图

2.3 延长重合闸整组复归时间至40 s 将原设计的馈线保护装置重合闸整组复归时间由20 s延长至40s，确保二次重合闸有效时间在大于自动分段装置有效切除故障区段时间，确保主供配电所恢复非故障区段供电。厂家只需将装置源程序进行修改，把“#define DELAY_20S TICK_NUM*2000”修 改 为“#define DELAY_40S TICK_NUM*4000”即可。重合闸整组复归时间延长至40 s既能保证电力贯通线路自动分段装置能可靠隔离出故障区段，又能确保主供配电所的二次重合闸可靠动作。

2.4 馈线保护装置增加门口短路闭锁功能 当永久性故障点在配电所近端，将断路器投入故障线路上由保护装置将其断开时，自动重合闸均不应动作；或当断路器处于不正常状态不允许实现自动重合闸时，应将自动重合闸装置闭锁。馈线保护装置应考虑增加门口短路闭锁功能，闭锁该状态下的馈线重合闸（见图3）或自恢复供电功能（见图2）。通过增加馈线保护单元门口短路闭锁功能后，既防止了大短路电流带来的系统冲击，又满足了自动分段装置闭锁故障区段后所需的重合闸或自恢复供电动作需要。

图3 门口短路闭锁逻辑图

3 结束语

随着铁路运输能力的不断提高，供电的可靠性要求也越来越高。通过配电所与电力贯通线路自动分段装置的匹配运行的分析与实践，一方面有效改进了设备功能，提高了自动分段装置的动作可靠性和设备运行稳定性；另一方面也大大减少了贯通线故障区段隔离的时间，为复杂地形上的电力贯通线路可靠供电提供了保障。据统计，2012年上半年自动分段装置试运行期间，焦柳线发生贯通线故障3次，自动分段装置正确隔离故障区段2次，动作正确率66%，故障区段隔离平均耗时20 min。通过进行配电所与线路自动分段装置匹配研究，2012年下半年，焦柳线2 次出现外部原因引起的大电流短路故障，自动分段装置均能有效闭锁故障区段，动作正确率100%；故障区段隔离平均耗时3 min，比上半年下降了85%，贯通线的供电可靠性得到了显著提高。