铁路10 kV电力配电所继电保护的配置及保护动作分析

周 齐 中国铁路上海局集团有限公司南京供电段

在科学技术快速发展支持下，自动化控制在我国各领域实现了较为广泛的应用，铁路供电变配电所自动化程度也因此不断提升，这便对继电保护提出了更高的要求。为了保证继电保护较好满足铁路供电变配电所的自动化发展需要、推动我国铁路电力领域的进一步发展，本文围绕铁路10 kV配电所继电保护的配置及保护动作开展具体研究。

1 铁路10 kV配电所继电保护的配置分析

1.1 配置原则

为保证继电保护配置较好服务于铁路10 kV配电所，以下几方面配置原则必须得到关注：（1）迅速性。为保证继电保护装置能够在最短时间内做出反应，迅速性原则必须在继电保护配置中得到贯彻，由此即可实现故障波及范围的减小，继电保护效用也将实现最大化发挥。（2）选择性。为保证继电保护装置可快速、正确地做出切断设备连接的选择，选择性原则也需要得到重点关注和贯彻。（3）安全性。该原则要求铁路10 kV配电所继电保护装置能够在故障发生时拥有速度较快、效率较高、方法可靠的切短连接动作，并以此避免误动、拒绝动问题的出现。

1.2 常见保护措施

在铁路10 kV配电所继电保护中，继电保护装置的维修和检查均属于较为常见的铁路10 kV配电所继电保护措施，具体措施应用如下所示：继电保护装置的维修和检查。①通过履历簿更新、生产信息系统的运用及时调整和更换继电保护装置。②注重日常巡视、检修和故障处理，及时了解保护装置运行状态，关注可能引发的短暂停电现象。③每年开展设备状态维修和预防性试验检测，对定值、压板、控制字整理和分析，即可保证继电保护装置较好服务于铁路10 kV配电所。

1.3 配置实例分析

1.3.1 实例概况

为提升研究的实践价值，本文选择了集团公司辖区内的高速铁路10 kV变配电所作为研究对象，其与电力贯通线路组成了高铁电力贯通供电系统，10 kV供电变配电所馈出2条10 kV电力线路沿铁路敷设，以此满足铁路区间负荷点供电需要，高速铁路10 kV供电变配电所设有调压器和补偿装置，区间负荷供电质量由此得到了较好保障。

1.3.2 继电保护配置

为保证高速铁路10 kV供电变配电所较好服务于区间负荷点供电，集团公司为其配备了电流速断与过电流保护、低电压与定时限低电压保护、零序电流速断与过电流保护三种保护方式，典型配置如下所示：（1）电流速断与过电流保护。10 kV线路电流速断保护装置的动作电流设置为：Iopk=KrelKjxI2k3maxA/nTA，灵敏度系数则设置为：Ksen=Ilk2min/Iopk≥2，其中Krel、Kjx、I2k2max、nTA分别为可靠系数、接线系数、最大运行方式下线路末端三相短路超瞬态电流、电流互感器变比，其中Krel一般取1.3。考虑到10 kV贯通线路为单独运行，为提升电流速断保护的范围和灵敏度，采取了减小整定值方法；10kV线路过电流保护装置的动作电流设置为：Iopk≤KrelKjxIghA/KrnTA，灵敏度系数则设置为：Ksen=I2k2min/Iopk≥2，其中 Igh、Kr分别为线路过负荷电流、继电器返回系数，其中Igh在由电动机时取额定电流的2～3倍、无电动机时取额定电流的1.3～1.5倍，Kr取0.85。（2）低电压与定时限低电压保护。保护装置的动作电压设置为：Uopk=UminV/(KrelKrnTA)，这一设置基于正常运行时可能出现的最低工作电压整定确定，其中 Krel、Kr、Umin、nTA分别为可靠系数、继电器返回系数、可能出现的最低工作电压、电压互感器变比，其中 Krel、Kr、Umin分别取1.2、1.15、0.5～0.7倍额定电压。用于贯通馈线回路的低电压保护二次侧整定值设置为25V、动作时限为0s，定时限低电压保护与其类似，但二者的Umin取值存在一定差别，定时限低电压保护的Umin一般取额定电压的0.7倍，其整定值一般为70V、动作时间整定为1s。

2 铁路10 kV配电所继电保护的保护动作分析

2.1 保护动作过程

结合铁路10 kV配电所继电保护实际，可将其保护动作分为启动、判断、闭锁三个阶段，具体阶段划分如下所示：（1）启动。在铁路10 kV配电所正常运行状态下，继电保护装置的启动元件处于闭锁各个出口的状态，而在相应故障出现后，响应启动元件将获得启动条件，相应出口也将由此启动。（2）判断。在获得启动条件的支持后，继电保护装置将进行故障的分析和判断，其逻辑判断部分将在其中发挥关键性作用，前期输入继电保护装置的“整定值”则属于其中起到决定性作用的评判标准，如该环节满足整定值要求，继电保护装置将由此进入闭锁阶段。（3）闭锁。在铁路10 kV配电所的继电保护装置整定值得到满足后，闭锁阶段将进行相关附加条件的自行判断，在确定附加条件也同时得到满足后，继电保护装置便能够实现保护动作。

2.2 提高保护动作准确性的策略建议

为提高铁路10 kV配电所继电保护动作的准确性，笔者结合自身工作经验总结了如下提高保护动作准确性的策略建议：（1）冗余技术。作为一种运用系统并联模型增强系统可靠性的技术方法，冗余技术的应用需关注硬件、软件等信息的合理利用，如应用信息包含技术、防火墙技术实现的信息冗余便属于其中典型，增加信息位数、实现自动纠错同样属于信息冗余范畴。此外，时间冗余同样属于冗余技术的应用形式之一，运用装置可预测性即可实现故障地点查找、故障发生率降低，铁路10 kV配电所继电保护水平将由此实现长足提升。（2）保护整定注意事项。可以选择距离保护作为铁路10 kV配电所馈线的主要保护措施，通过综合判断电流及电压数据，减少干扰导致保护误动，而电流速断保护、过电流保护、电流增量保护则作为后备保护。考虑到馈线最大负荷电流与最小短路电流在很多时候较为接近，必要时可基于常规规定提高电流保护灵敏度，如馈线保护装置由不同公司提供，需关注不同厂家存在的不同PT断线判断依据。（3）热过负荷保护。馈线热过负荷保护、变压器过热负荷保护同样直接关系着铁路10 kV配电所继电保护动作准确性，前者保护的实现需在收集外界环境温度、接触线电流的基础上进行计算，并开展接触线固有特性与计算结果的对比，考虑到接触线耐热能力直接受到接触线运行持续通过电流大小影响，且电线材质在其中发挥着决定性作用，相关保护的设置必须围绕接触导线、承力索材质展开；后者保护是为了延长变压器使用年限、保护铁路10 kV配电所运行稳定性，但早保护方案无法反映变压器温升的情况下，定时限过负荷保护往往存在适用性较小、影响变压器使用年限、变压器跳闸频繁等不足，因此本文建议变压器使用热过负荷保护，由此即可为铁路10 kV配电所继电保护动作准确性的提升提供有力支持，本文研究的实践价值也能够得到较好证明。

3 结束语

综上所述，铁路10 kV配电所继电保护配置具备较高现实意义，在此基础上，本文涉及的电流速断与过电流保护、继电保护配置、保护整定注意事项、热过负荷保护等内容，提供了可行性较高的铁路10 kV配电所继电保护配置路径，而为了实现更高水平的继电保护，调度中心与供电变配电所通信信道的优化、调度中心后台软件完善、调度员业务知识培训也应成为业内人士关注的焦点。