牵引变电所低压启动过电流保护动作的处置

李 智 上海铁路局调度所

牵引变电所低压启动过电流保护动作的处置

李 智 上海铁路局调度所

通过对牵引变电所主变压器低电压启动过电流保护典型案例的分析，梳理故障的主要原因及特征，并对故障的不同起因优化故障处置的流程，为正确快速处置故障提供参考。

牵引变电所；过电流；保护；处置

过电流保护是牵引变电所主变压器（下文简称主变）的常用保护，分为高压侧过电流保护和低压侧过电流保护，主变过电流保护动作后将导致主变或部分低压侧母线退出运行，影响接触网正常供电。铁路总公司运输局《供电故障应急处置基本流程》（运供供电【2016】208号）对该类型保护动作的处置做出了指导性的处理意见，实际运用中由于过电流保护动作原因各有不同，为及时判明故障性质，迅速隔离故障恢复供电，需针对故障的不同起因进行分析并制定全面的处置预案。

1 主变过电流保护的原理

低压侧过电流保护的作用主要是作为主变低压侧母线设备（包括母线、母线隔离开关及与母线之间仅通过隔离开关相连电压互感器、所用变压器等）的主保护，同时也是牵引所各馈线的后备保护。其电流采样取自主变的低压侧电流互感器，动作时限因需与馈线保护装置的动作时限配合，一般取0.7 s。高压侧的过电流保护主要作主变主保护（重瓦斯、差动保护）的近后备保护，同时还作为低压侧过电流保护的远后备保护，其电流采样取自主变的高压侧电流互感器，动作时限一般取1.0 s。过电流保护的电流定值按主变的额定电流整定。实践中，为提高保护动作的灵敏度，高、低压侧过电流保护均采用低电压启动的方式，电压采样均取自主变的低压侧母线电压互感器，其定值按母线最低工作电压整定。低电压启动过电流保护的电流、电压整定公式如下：

其中：IACT-过电流保护定值；IN-额定电流；KK-可靠系数；KF-返回系数其中：UACT-低电压启动定值；Umin-母线最低工作电压保护方案逻辑框如图1所示。

图1 主变低压启动过电流保护逻辑图

2 主变低压侧过流保护动作的原因分析

2.1 主变低压侧母线设备故障

典型案例一：X年X月X日02：02：05，京沪线XX变电所1#主变低压侧201bDL低压启动过流保护跳闸。IA：296 A，IB：868 A，IC：1 164 A，Ia：60 A，Ib：4380 A，Ua：27.47 kV，Ub：0.65 kV。

02：04 对201bDL进行试送电失败。

02：05 值班员汇报听到高压室内有巨大声响。

02：23 值班员汇报馈线218DL手车本体电流互感器炸裂，造成分间网栅紧固钢条崩开搭挂在b相母线上。

02：28 将搭接在母线上的钢条取下并将218DL手车拉至试验位后恢复供电。

典型案例二：X年X月X日23：07，沪蓉线XX变电所3#主变低压侧201bDL低压启动过流保护跳闸。IA：12 A，IB：812 A，IC：800 A，Ia：96 A、Ib：6 768 A；Ua：26.74 kV、Ub：1.31 kV。

23：12 值班员确认所内未发现设备异常后，试送201bDL成功，恢复正常供电。

值班员再次巡视发现主变低压侧管型母线下方有死蛇，该起故障的原因是蛇由母线隔离开关支柱爬往母线的过程中短路放电。

低压侧母线设备故障是引起主变低压侧低压启动过电流保护的常见原因。通过上述典型故障的保护数据可以看出，由于是近端发生短路，故障相的电压很低，电流很大。

母线故障引起的过电流保护动作处置时不得盲目强送，以免扩大事故，应首先通知值班员巡视母线及与母线连接的相关设备。故障时由于伴有有强烈的声光电现象，值班员通过巡视即能发现故障点。

枢纽地区牵引变电所馈出回路多，母线故障时因组织越区及恢复倒闸时间长、对运输能力影响也大，故对于故障点已查明的，处置时需避免采取越区供电的方案，应立即组织抢修恢复母线绝缘。对母线绝缘难以在短时间内恢复的区间变电所可组织越区供电。

2.2 馈线故障造成越级跳闸

典型故障一：X年X月X日03：00：02京沪高铁XX变电所211DL距离一段动作跳闸，重合闸失败。

03：00 ：10腰铺变电所2#主变低压侧α相202DL低压启动过流保护动作。IA：522 A，IB：2.6 A，IC：519.4 A，Ua：32.64 kV（折算二次值为59.3 V），Ub：54.41 kV，Ia：4 396.1A，Ib：16.2 A。

03：07 试送202DL成功，试送211、212馈线断路器正常。

05：49 网工区巡视发现上行线1458#支柱AF线绝缘子断裂，AF线悬在空中。

该起故障的直接原因是212馈线F线绝缘子遭雷击短路（距离牵引所约28 km），212DL保护装置因电流采样回路N421/X4：9端子接触不良造成保护拒动，211DL动作后无法切除故障造成主变低压侧过流保护后备动作。

典型故障二：X年X月X日06：09：36京沪高铁XX牵引所3#主变低压侧203DL过流保护动作，Ua：34.3 kV（折算二次值为62.4 V），IA：710 A、IB：710 A、Ia：5975 A、Ib：25 A。

6：13 试送203DL正常，试送各馈线正常。

查询故障报文发现203DL跳闸前后227馈线保护装置有过流保护启动（未出口）及返回记录。该故障的直接原因是227馈线281#支柱绝缘子遭雷击，故障时由于203DL所供母线馈出的11条供电臂有十数列动车组在运行，雷击及动车组负荷共同作用造成故障电流的二次谐波含量达到24.9%，闭锁了227保护装置的过流保护出口，主变低压侧过流保护后备动作。

典型故障三：X年X月X日19：32：39京沪高铁XX牵引所2#主变低压侧202DL过流保护跳闸，Ua：26.99 kV（折算二次值为49.09V），Ia：5150A。故障测距装置启动,故标22.54km，牵引变电所、AT所、分区所吸上电流分别为156 A、2 033 A、1 998 A。

查询故障报文发现211、212馈线保护装置在202DL动作前后有阻抗一段、高阻接地保护的启动和返回事件记录。该故障的直接原因是供电臂末端的接地短路，由于馈线保护装置PT断线的闭锁电压设置60 V（一般设置为30 V），不合理，造成故障时阻抗一段保护启动后被PT断线闭锁。高阻一段保护因延时2 s，大于主变低压侧过电流保护动作时间，过电流保护动作后，高阻一段保护返回。

馈线故障造成越级跳闸引起的过电流保护动作与母线设备故障相比，最大的差异在于母线残压较大。其次，故障馈线保护装置通常有动作记录或保护启动与返回事件记录。对于此类故障可以在安排值班员巡视相关母线设备后，断开各馈出线后组织主变低压侧断路器试送，成功后再依次闭合各馈出线，找出故障线路。

2.3 保护装置采样电压异常

典型故障一：X年X月X日23：45京沪线XX变电所因处理1#主变低压侧母线断股缺陷由1#系统切换至2#系统运行，主变倒切后所内报“2#变β相PT断线”，检修人员未及时处理。次日6：40、7：05、7：18、10：16该牵引所2#主变低压侧202bDL多次过电流动作，Ib电流在13 00 A左右，值班员观察所内低压侧母线电压正常。10：17撤除2#变β相过流及高压侧三相过流保护后送电正常。11：48更换2#变后备保护装置电压采样模块后β相PT断线故障消失，投入过流保护运行正常。

典型故障二：X年X月X日10：28沪昆高铁XX牵引所主变低压侧204DL过流保护跳闸，Ub：1.41 kV、Ib：2 327 A。10：30试送204DL成功。检查SCADA界面12YHT，11YHF电压显示均仅有1.8 kV，所内检查设备发现母线压互二次侧空气开关不明原因分闸。

电压回路故障导致的保护装置电压采样异常，如高压侧熔断器熔断、二次侧电压回路接触不良等会出现“PT断线”报警、母线电压遥测值显示异常等。

（200～250）km/h区段主变低压侧母线户外布置的高铁牵引所（如宁安、金温高铁，沪蓉线等）和普速区段牵引所，主变低压侧母线通常采用隔离开关分段的单母线接线形式，每段母线上皆设有电压互感器，电压互感器二次回路通过自动切换回路或转换开关接入电压小母线。300 km/h及以上区段高铁牵引所主变低压侧采用GIS柜成套设备，单母线不分段，电压互感器无备用。当出现“PT断线”或电压遥测显示异常时，普速和（200～250）km/h区段高铁牵引所应切换主用电压互感器，300 km/h及以上区段高铁牵引所则应立即安排人员处理。若已经出现主变低压启动过电流保护动作的情况应果断撤除相关保护。

主变低压侧过流保护故障特征对比如表1所示。

表1 主变低压启动过电流保护典型故障原因及特征

3 主变高压侧过流保护的原因分析

主变高压侧过电流保护动作原因主要分为：①保护装置电压采样异常。②主变内部或高压侧母线故障，瓦斯和差动保护拒动。③低压侧母线故障，低压侧过电流保护拒动。

目前牵引变电所的主变采用固定备用方式，且主变高压侧过电流保护动作时不能简单地通过外观巡视判明主变内部是否故障，所以高压侧过电流保护动作后原则上应采用投入备用主变的处置时方式。投入备用主变前，应巡视低压侧母线及确认电压互感器电压采样正常。

4 主变低电压启动过电流保护故障处置流程（见图2）

图2 主变低压启动过电流保护处置流程图

5 结束语

本文对主变过电流保护动作的典型故障进行了梳理分析，针对不同起因制定相应的处置预案，为铁路供电运行管理人员准确判明性质、快速处理故障、及时恢复供电提供有益的参考。

[1]孙金华,陈敬锋．牵引变电所馈线保护装置拒动事件分析．电气化铁道, 2012,（5）.

责任编辑：王 华

来稿日期：2017-02-21