京沪高铁特殊供电方式保护整定值分析与改进

田立中，张琳娜，冯文彬



京沪高铁特殊供电方式保护整定值分析与改进

田立中，张琳娜，冯文彬

针对京沪高铁天津枢纽接触网供电方式改变后，由于保护定值原因引起华苑变电所211、212馈线保护多次发生非正常跳闸，经理论分析、检查测试，找出了保护误动和越级跳闸的原因，并提出了行之有效的改进措施。

变电所；特殊供电方式；保护整定值；分析；改进

0 引言

馈线保护装置作为接触网设备的主保护装置，在京沪高铁各牵引变电所、AT所、分区所得到了广泛应用，其在牵引变电所保护系统中占有重要位置。但是近一年来，华苑变电所211、212馈线保护装置多次出现误动和越级跳闸故障，直接影响牵引变电所正常供电及高铁的运输安全。

1 华苑变电所211、212馈线保护误动

1.1 故障现象

2015年1月，天津枢纽京沪高速铁路至天津西站北联络线（以下简称京津北联）开通后，华苑变电所211、212馈线保护装置多次发生误动作跳闸。如2015年4月22日5：27，华苑变电所211、212断路器跳闸，重合闸成功，测距装置指示为211T线故障；同时曹庄AT所兼开闭所274断路器跳闸，重合闸成功。跳闸后，经巡视发现京津北联上行接触网线路有放电点，线路下方有死鸟，调取监控视频发现有放电现象，因此可以判定该次华苑变电所211、212馈线跳闸为越级误动作跳闸。下文对该起故障进行分析探究。

1.2 越级误动作原因分析

经过对该保护装置的阻抗保护、电流保护整定值以及四边形特性进行测试，其结果表明一切正常，排除了保护装置自身出现故障的可能性。

接触网故障点出现在京津北联上行，对应的曹庄AT所兼开闭所274馈线跳闸的同时，上一级华苑变电所211、212馈线仍跳闸，初步判断为曹庄AT所兼开闭所274馈线保护整定值与华苑变电所211、212馈线的保护整定值存在不匹配问题。

1.2.1 华苑变电所211、212馈线供电范围

图1为华苑变电所211、212馈线供电示意图。

在京沪高铁正线的曹庄AT所兼开闭所的“T”线上引出273、274两路馈线，为京津北联上下行接触网供电（直供加回流方式），如图1中虚线部分所示。京津北联开通后，华苑变电所211、212馈线的供电范围变为在京沪正线华苑至双口接触网（全并联AT供电）基础上，又增加了京津北联曹庄AT所273、274馈线接触网（直供加回流）。

1.2.2 原因分析

京津北联开通前，华苑变电所馈线正常运行方式下主保护的配置：变电所馈线设置阻抗、电流速断保护，动作时限0.1 s；分区所、AT所设置失压保护，动作时限1 s。当接触网故障时，保护动作时序：变电所馈线保护上下行阻抗Ⅰ段动作®AT所和分区所馈线出现失压保护跳闸®变电所馈线重合闸®分区所馈线检有压重合闸®AT所馈线检有压重合闸。

京津北联开通后，曹庄AT所兼开闭所新增加273、274馈线主保护配置阻抗Ⅰ、Ⅱ段保护，动作时限均是0.1 s；华苑变电所馈线保护整定值未做调整。

分析比较发现，273、274馈线阻抗Ⅰ段保护的动作时限与上一级变电所馈线的阻抗保护时限完全相同，两者之间没有级差；当273或274接触网线路故障时，也会引起华苑变电所211、212馈线阻抗保护启动，由于时限完全相同，会与273或274馈线同时出口，启动断路器跳闸。

上下级保护动作时限级差设置不当造成选择性缺失，也是造成华苑变电所211、212馈线保护越级跳闸的原因。

图1 华苑变电所211、212馈线供电示意图

2 选择保护整定值调整方案

为解决该问题，收集并分析跳闸数据后，提出了以下2个备选调整方案。

2.1 调整华苑变电所211、212馈线动作时限

将华苑变电所211、212馈线的阻抗Ⅰ段保护动作时限由0.1 s增大至0.2 s，避开273、274馈线保护的动作时限。该方案可以解决上下级保护的级差问题，在下一级开闭所馈线接触网故障时，上一级变电所馈线阻抗保护因时限较长而不出口跳闸。但华苑变电所时限增大也带来了新问题：在变电所馈线供电范围内的正线接触网故障时，馈线保护动作出口到跳闸可能延时0.1 s，增大了几千安短路电流对接触网的冲击时间，给接触网设备的安全运行带来不利，可能导致次生设备故障，因而该方案不可取。

2.2 调整开闭所馈线保护整定值

（1）将曹庄AT所兼开闭所273、274馈线阻抗Ⅰ、Ⅱ段保护动作时限由既有的0.1 s调整为0 s，即馈线保护动作不再设定延时，不再考虑避开机车故障的时限要求。

（2）修改曹庄AT所273、274馈线保护装置程序参数，将装置程序中设定的动作时限最小值由0.03 s调整为0 s（该装置由成都交大许继电气有限责任公司生产）。

在同时完成上述调整后，理论上可解决曹庄开闭所馈线与华苑变电所馈线保护动作时限的级差问题，实现上下级保护的选择性；但是调整后的级差属于小级差范围，不能可靠保证解决越级跳闸问题，需在运行中通过实际跳闸来加以验证。

2.3 调整方案确定

考虑京沪高铁正线故障时短路电流较大，为避免短路电流对接触网的长时间冲击，保证京沪高铁正线供电设备安全，最终确定采用调整开闭所馈线保护整定值的方案。

3 调整方案的实施效果

按第2.2节所述方案对曹庄AT所兼开闭所保护整定值进行调整后，开闭所273、274馈线在2016年1月13日、6月28日发生了3次阻抗Ⅰ、Ⅱ段保护动作跳闸（6月28日发生2次），均未造成华苑变电所211、212馈线越级跳闸，保证了京沪高铁的可靠供电。

上述保护整定值调整方案，对解决枢纽地区特殊供电方式下多级保护的选择性问题具有一定的借鉴意义。

4 结语

由于京沪高铁接触网采用特殊的供电方式，故需通过实际跳闸分析其对变电所故障测距准确性的影响。采用全并联AT供电方式的变电所故标装置大多采用AT中性点吸上电流比测距原理来实现，在接触网正线发生故障同时岔线又有机车取流时，会影响AT所的吸上电流值，虽然机车取流相较于几千安短路电流很小，但是影响究竟有多大，需积累跳闸数据进一步分析。

建议枢纽地区尽可能不采用劈叉式或其他特殊供电方式。随着动车组开行的增多及对供电可靠性要求的提高，建议枢纽地区的接触网供电方式尽量满足分场分束供电要求，尽可能从变电所或有一路独立进线电源的开闭所馈出，以解决联络线、站场的供电问题，满足实际运行中停电检修需求，缩小设备故障影响的范围。

With regard to modification of overhead contact system power supply modes for Tianjin Hub on Beijing-Shanghai high speed railways, several times of abnormal tripping of 211 and 212 feeder protection have been occurred in Huayuan substation, through theoretical analysis, inspection and tests, the causes to protection errors and over-zone tripping have been found, and feasible measures for improvement have been put forward.

Substation; special power supply mode; protection settings; analysis; improvement

U223.8+2

B

1007-936X(2017)03-0031-03

2016-09-18

田立中.北京铁路局供电处，高级工程师，电话：18611607318；张琳娜.北京铁路局供电处，高级工程师；冯文彬.朔黄铁路公司调度指挥中心，工程师。