郑州地铁五号线纵差保护调试方法

刘军

摘 要：本文通过阐述纵联电流差动保护原理，针对其在郑州地铁五号线的应用，提出相应的保护调试方法。同时分析供电线路中的电容电流对纵联电流保护差动的影响，提出相应的解决方法。

关键词：纵联电流差动保护;保护调试;电容电流

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.028

0 前言

纵联电流差动保护现在已经广泛应用于电气化铁路和地铁牵引供电系统。本文通过阐述纵联电流差动保护原理，针对其在郑州地铁五号线的应用，提出相应的保护调试方法。同时分析供电线路中的电容电流对纵联电流差动保护的影响，提出相应的解决方法。

1 保护装置纵联电流差动保护原理及验证

以郑州地铁五号线相邻的京广南路站和冯庄站为例，针对许继电气股份有限公司的型号为KFM（WS-G）35kV开关柜，内置型号为CGIS2819电流互感器，电流互感器一次侧P1靠近母线侧，P2靠近线路侧，线路发生短路故障时，故障电流电流方向为母线流向线路，电流互感器极性检查为减极性，故P1对应S1，P2对应S2，纵差二次电流回路极性为S1当头，S2当尾。继电保护装置采用的是上海施耐德电气电力自动化有限公司生产的型号为P521B0GW6D3DF0的继电保护装置，经用昂立继保仪对保护装置加入两路大小相等，方向相反的三相电流，发现保护装置内部计算的差动动作电流为两侧电流的相量和，制动电流为两侧电流的相量差，正常运行时差动电流为零，制动电流为两倍的穿越电流，差动保护不动作;发生线路故障时，差动电流为两倍的故障电流，制动电流为零，差动保护动作，符合纵联电流差动保护原理。

2 保护调试方法

2.1 保护装置校验、自环方式及本侧跳闸试验测试

以京广南路站为例进行自环试验及本侧跳闸试验测试。（1）先对保护装置进行自身校验：1）对保护装置上电，进行通电检查，确认保护装置显示正常。2）用昂立继保仪对保护装置加入一路正相序三相电压，一路正相序三相电流，保护装置显示的电流电压大小及角度应与昂立继保仪输出的电流电压大小及角度一致。（2）将保护装置的接收端和发送端用光纤连接起来，构成自环方式，将保护装置内部自环方式对应的软压板、硬压板全部正確投入，正确投入后通道异常灯应熄灭。模拟对称或者不对称故障，使故障电流为：I=k×0.5×ID（ID为差动电流保护定值）。当k≤0.99时差动保护应不动作，k≥1.00时差动保护动作，以此验证保护装置的纵差保护动作可靠性。

2.2 对调方式

2.2.1 本侧对侧电流大小角度及差流检查

（1）按照设计院给出的设计定值和许继高压开关柜里电流互感器的实际变比，在京广南路站和冯庄站将保护装置的保护参数整定好。（2）由于电流互感器二次额定电流为1A，用昂立继保仪在冯庄站对保护装置加入三相大小均为1A的正相序对称电流，在冯庄站保护装置中电流电压显示本侧保护电流和差动电流应为三相大小均为1A的正相序对称电流，在京广南路站保护装置中电流电压显示对侧保护电流和差动电流应为通过变比系数折算后的三相大小相等的正相序对称电流。

2.2.2 大线路空载冲击故障试验及验证

假设京广南路站往冯庄站送电，分掉冯庄站进线开关，保护装置上跳位指示灯亮;合上京广南路站出线开关，用昂立继保仪在京广南路保护装置中加入1.01倍差动保护定值电流，经查京广南路站差动保护动作，冯庄站不动作，以此验证了纵差保护原理：两侧保护装置的软压板有相互闭锁功能，只有两侧保护装置软压板都投入时才能动作。所以当线路空载冲击时，要通过跳位继电器，取个跳位使差动保护动作。

2.2.3 弱馈功能试验及验证

合上冯庄站进线开关，并投入纵差保护，用昂立继保仪在冯庄站保护装置加入正相序三相大于设计定值PT断线报警的电压，合上京广南路站出线开关，用昂立继保仪在京广南路保护装置中加入1.01倍差动保护定值电流，京广南路站、冯庄站纵差保护均动作，以此验证了纵差保护原理：用电压源的电压电流作为基准判断，避免当线路侧为弱电或无电时，短路故障时流过的电流小，纵差保护不能可靠动作的情况。

2.2.4 远跳功能试验及验证

合上京广南路站出线开关和冯庄站进线开关，投入远跳功能，用昂立继保仪在京广南路保护装置中加入1.01倍差动保护定值电流，京广南路站、冯庄站纵差保护均动作，以此验证了纵差保护原理：当故障侧纵差保护启动后，往对侧传送失灵保护动作信号，用失灵保护跳开对侧开关。

3 如何消除电容电流对纵差保护的影响

供电线路中，由于电流是不断变化的，故电容电流是一直存在的。针对地铁35kV供电线路，正序容抗有2700Ω左右，电容电流也有将近20A。当供电线路大于10公里，电压等级为330kV以上时，电容电流就很大，空冲供电线路时，由于分布电容的存在，导致差动电流即为电容电流，电容电流增大导致制动电流变小，这样很容易引起纵差保护误动。虽然地铁供电线路电压等级仅为35kV，供电线路长度也在2公里之内，但电容电流对纵差保护可靠性的影响也不容忽视。

如何消除电容电流对纵差保护的影响，目前有两种措施：

（1）提高纵差电流保护启动门槛值。对于超过10公里的长线路，建议将纵差电流保护启动门槛值设为折算到一次的1.5倍的线路全长稳态电容电流值。对于短线路，可以根据设计定值和实际供电线路的正序容抗和电容电流大小，适当调整纵差电流保护启动门槛值，以防纵差保护误动，郑州地铁五号线采用此法。

（2）对电容电流进行补偿。可以通过改变供电线路电缆的长度、截面大小以此调节电感量来对电容电流进行补偿，此法在等级为220kV及以上的供电线路中应用广泛。

4 结论

在郑州地铁五号线的京广南路站和冯庄站的纵差保护调试过程中，我们先以纵差保护原理验证了施耐德的保护装置原理的正确性，再加入实际量验证了保护装置的灵敏性和可靠性，一切以试验数据说话，从而保证了郑州地铁五号线的顺利送电开通。