李占岐
中国铁路西安局集团有限公司第二工程指挥部 陕西西安 710054
摘要：针对铁路10kv配电所馈出线路短路故障时发生越级跳闸的现象，进行原因分析，提出解决对策
关键词：配电所；越级跳闸；原因；对策
0.前言
安全供电是保障铁路安全生产的重要前提，经对铁路10kv配电所多年的运行观察及实际分析，发现当某些配电所线路发生短路故障时，且短路点距配电所较近或短路电流较大时，有时本线保护装置拒动，而上一级保护装置动作，造成开关越级跳闸，此现象在10kv配电所较为普遍，也是长期困扰供电安全的一个难题。
1.越级跳闸原因分析
从积累的越级跳闸事例分析，越级跳闸均不符合继电保护选择性要求。故障跳闸后，现场检验继电保护装置，装置本身并没有发生问题。针对此现象，经研究分析，发现有两种规律：一是开关出口处或距配电所较近的线路短路故障造成越级跳闸，二是各级继电保护间定值匹配不当造成越级跳闸。经对原因分析，并提出防止对策。
1.1 配电所出口处线路短路故障时开关越级跳闸
10kv配电所线路电流保护以引入电流的辐值作为保护动作的判断依据，其动作值直接反映了被保护线路电流的幅值。同时，电流波形有严重失真时，也会影响保护装置的正常工作。因此，电流互感器在线路短路过程中的响应特性优劣将直接影响保护装置的动作情况。配电所线路保护有电流速断保护和定时限过流保护，它们的线圈电流均来自同一电流互感器的二次回路。下面分别分析速断与过流保护拒动的原因。
1.1.1电流速断保护拒动原因。配电所用 10kv电流互感器一般有两个线圈，两线圈变比相同，一个用于保护装置，另一个用于计量装置。电流互感器变比在设计时是按线路负荷电流来选择的。在线路运行时，决定速断保护动作的电流是线路短路电流。当配电所线路出口处发生短路故障时，短路电流往往很大（与配电母线短路电流相近），在稳态短路电流情况下，如果一次短路电流倍数超过电流互感器的10%误差曲线所确定的一次电流倍数，变化误差就将大于 10%。而且，一次短路电流倍数越大，误差就越大。对于灵敏度较低的电流速断保护，就会拒绝动作。但对于灵敏度较高的定时限过流保护仍能可靠动作。
1.1.2 过电流保护拒动的原因。如果短路电流只有稳态值，定时限过流保护是不应该拒动的。但实际上，在电力系统发生短路故障时，从短路开始到稳定状态的暂态过程中，短路电流中除了稳态的周期分量外，还含有逐渐衰减的非周期分量。由于非周期分量对电流互感器的励磁，使其工作磁通骤增。这样，电流互感器一次电流就是稳态短路电流加上暂态短路电流，总的励磁电流将超过临界饱和值，此时二次电流波形严重失真。
如配电所线路继电保护采用电磁型电流继电器，当继电器感受的电流波形发生畸变时，其动作性能将发生变化，甚至出现触点抖动引起拉弧现象，致使控制保护出口的时间继电器不能可靠动作，因而过电流保护拒绝动作。综上所述，电流互感器出现波形严重失真的二次电流，是配电所出口处或距配电所较近处线路故障时电流速断保护和定时限过流保护拒动的根本原因。
1.2 各级继电保护之间定值配合不当造成开关越级跳闸
1.2.1地方供电局馈出的电源线与铁路10kv配电所内各级保护时限级差小。我国10kv配电所继电保护一般由电源进线与馈线两级构成，但铁路10kv配电所较为特殊，一般由电源进线、调压器、馈出线路三级保护构成，按照定时限过流保护要求，每级保护之间要至少有0.5~0.7秒时限级差。一般配电所设置为电源进线1秒左右、调压器0.7秒左右、馈线0.2秒左右定时限过流保护时限。如2007年宝成线新建略阳10kv配电所，地方供电局将配电所电源进线定时限过流保护只给了0.4秒，无法满足三级保护级差要求。最后经方案选优，设置为电源进线0.4秒、调压器0.3秒、馈线0.2秒，各级保护时限级差小，这样在馈出线路开关出口处或距配电所较近的线路短路故障时会造成越级跳闸。
1.2.2配电所保护定值计算存在不当问题。新建配电所投运时，保护定值由设计院出具，满足运行要求。后期配电所大修改造时保护定值一般由设备管理单位计算，由于计算人员理论、业务水平参差不齐，往往会出现计算的保护定值误差较大、上下级保护匹配不当等问题，这些问题会在线路发生短路故障时，引起开关越级跳闸。
2.解决对策
针对以上故障现象及原因分析，分别提出了解决对策，防止配电所馈线发生短路故障时，引起开关越级跳闸。
2.1 配电所出口处线路故障时开关越级跳闸的对策
2.1.1 根据配电所10kv母线的短路容量，对保护用的电流互感器变比及10%饱和倍数进行验算，尽量选用较大的变比、较高的10%饱和倍数值。对于负荷较小的线路，使用大变比不利于计量和测量时，增设小变比计量专用电流互感器。当装设保护专用电流互感器时，应适当增大变比，必要时可将该互感器的两个准确等极相近的副线圈串联起来使用，以减小二次的负担。
2.1.2 尽可能减小电流互感器二次负载阻抗，选用功耗较低的静态电流继电器。电流回路选用较大截面的电缆或连接导线。对于继电保护装置安装在控制室内的配电所，当控制室与高压开关柜（电流互感器安装在高压开关柜内）较远时，会使得二次阻抗变大，可将保护装置改装在高压开关柜上。
2.1.3安装防止短路越级跳闸系统，通过下级开关闭锁上级开关的电流速断跳闸功能实现。开关内安装内置短路电流闭锁模块的专用智能综合保护器或在装有普通保护器的开关内加装短路闭锁模块。当电路某处短路时，短路点的所有上级开关都通过短路电流，短路点的下级开关不通过短路电流。短路点上面各级的多个开关保护器的短路电流采集模块都检测到短路大电流，都同时发出短路闭锁信号；每个开关保护器的短路闭锁信号接入上一级开关智能保护器速断闭锁输入端，闭锁上一级开关的速断保护功能，使之不能速断跳闸；短路点下级开关保护器的短路电流采集模块检测不到短路大电流，不会发出短路信号和闭锁信号，不闭锁上一级开关的速断保护功能。这样，只有短路点上方最靠近短路点的一级开关因下级开关（在短路点下面）不发出短路闭锁信号而不被闭锁，它速断跳闸，切断短路线路。短路线路切断后，短路电流消失，各级开关返回，解除闭锁。当最靠近短路点的上面的一级开关因故障拒动时，它的上一级开关保护器的定时限过流保护延时一小段时间（一般延时一个开关固有跳闸时间120ms），延时到时后，上一级开关跳闸，切除短路电路，作为下级开关的后备保护。从而既切除了短路电路，使供电线路得到很好地保护，又保证了不产生越级跳闸。
2.2 各级继电保护之间定值配合不当造成越级跳闸的对策
2.2.1新建配电所时要积极与地方供电局对接，力争电源进线给1秒定时限过流时限，分别形成电源进线1秒、调压器0.7秒、馈线0.2秒的三级保护时限，满足每级保护级差。假如供电局已考虑到上下级间定值配合问题，不能形成三级保护级差，也改变不了系统定值与时限大小，那只能从实际出发寻找对策，如采用安装防止短路越级跳闸系统技术措施。
2.2.2新建配电所保护定值由具有资质的设计院出具，在后期配电所大修改造时，由设备管理单位计算保护定值时，必须由具有保护定值理论的技术人员计算，逐级技术审核，并在配电所投运前进行试验，确保安全运行。
3.结束语
通过对铁路10kv配电线路越级跳闸原因分析及提出解决对策，将会较好的解决因线路短路故障造成的越级跳闸问题，攻克困绕铁路供电安全管理的一个难题，为铁路安全供电提供了较好的保障。
参考文献：
[1]刘新东.配电线路出口短路时保护拒动的原因及对策.电世界,1999.10
[2]王永康.继电保护及自动装置.1996.8
[3]华玉兴.变配电所的运行和维护.1989.6
[4]《防止短路引起越级跳闸系统说明书》电光防爆科技股份有限公司