1、    33kv線路差動保護動作行為分析    葉志榮摘要：分析地鐵電纜差動保護動作原理，防止電纜差動誤動作情況發生。關鍵詞：電纜 差動保護 動作分析一、引言在我國城市軌道交通系統中一般采用環網供電或集中、分散供電相結合的供電方式，其沿線各種電壓等級的（110kv/33kv主變電所、牽引降壓混合變電所、降壓變電所及跟隨所等）變電所。變電所的進出線一般都采用電纜連接，構成環網電纜線路向各級地鐵用電負荷供電。隨著光纖通信技術飛速發展和廣泛應用，我國城市軌道交通供電系統33kv電力電纜線路主保護大多數均為光纖縱聯差動保護，因為它能很好地解決供電系統保護選擇性不

2、好的問題，從而也廣泛應用于國內高壓及超高壓電力系統的線路保護。二、33kv電纜線路差動保護測量數據及動作情況2010年6月，廣佛地鐵千燈湖站牽引降壓混合所1#進線第一次受電時發生了33kv線路b相光纖差動保護動作，由于線路光纖差動保護作為地鐵33kv電力電纜的主保護，具有非常重要的作用，電纜差動保護動作意味著電纜出現故障，直接影響地鐵供電系統的正常運行。但是如果由于差動保護本身的錯誤導致差動保護誤動作，將會極大的影響地鐵供電系統的正常運行，所以一定要查清楚差動保護動作的原因，正確分析故障情況，做出準確的判斷。33kv電纜線路兩套保護均為abb生產的red615線路光纖差動保護，保護ct變比40

3、0/1，額定電壓500v，準確級5p20。兩套線路光纖差動保護的電流各取自海五路主所ha5柜313開關、千燈湖站h11柜101a開關ct電流，如圖1所示。當主所進行33kv進線電纜第一次沖擊時，處于合閘位置的313dl線路差動保護跳閘，電力調度發現了該開關位置變位信息，主所scada報跳閘信息。圖2的故障波形是從所使用的差動保護裝置abb red615上采集。在主所的故障事件中，可以讀得b相差動保護動作，故障電流為260a。圖1 供電示意圖圖2 故障波形三、差流保護異常動作分析（一）線路縱聯差動保護基本原理要分析該保護是否正確動作，首先了解線路縱聯差動保護基本原理?？v聯差動保護以電流大小和相位

4、比較為基礎，在保護區域的各側都必須安裝一個保護裝置。各側的保護裝置分別檢測當地的電流，同時通過通信連接將本側的電流傳動到對側保護裝置，以便與對側電流進行比較。在正常情況下或保護范圍外發生故障時，兩側電流互感器二次側電流大小相等，相位相同，因此流經保護裝置的差電流為零，但如果發生內部短路，流經保護裝置的差電流不再為零，因此保護裝置將動作，使兩側的斷路器跳閘，從而起到保護作用。abb red615是帶比率制動的線路縱差保護，根據abb公司關于該縱差保護的原理，以正常運行時最大不平衡電路和短路計算結果為依據選擇保護參數，整定情況見表1。（二）光纖差動保護動作分析及改進比率差動保護用來區分是由于保護區

5、內故障還是保護區外故障，動作特性曲線如圖3所示，動作特性方程分為3段：（比率差動段）（比率差動段）（比率差動段）差動速斷保護的目的用于保護區內故障時，快速跳閘切除故障，動作方程如下：根據red615保護裝置動作特性，我們引入故障數據，可以得出保護動作符合其啟動判據，差動保護應動作。從保護動作后對現場電纜的初步巡查來看并沒有發現電纜的異狀。我們選用2500v檔絕緣電阻表進行測試，測量結果為每相電纜的主絕緣及外護套絕緣電阻均符合絕緣要求（其中主絕緣在數千兆歐以上），從而判斷電纜本身并沒有發生短路故障。如果一次電纜沒有問題，可以判定保護誤動。最后我們分析光纖差動保護為什么動作。（判據1）idiff為

6、差動電流；（判據2）ibias為制動電流。圖3 差動保護動作特性曲線圖4 差動保護示意圖從圖4看，對于該線路光纖差動保護，以下各種原因都有可能導致保護誤動： 1）保護裝置本身有問題，主要體現在采樣板采樣錯誤，這樣的錯誤發生的幾率較小，一般在測試的過程中會檢測出來；2）差動ct存在問題，包括極性錯誤、電纜兩側電流互感器變比不相同或二次不平衡電流等的影響所導致；3）空載合變壓器所產生的勵磁涌流與一次電纜相位存在問題所引起的差電流疊加所造成；4）線路充電電容電流的影響。下面分別就可能存在的原因進行分析查找。對于保護裝置本身問題可能造成的動作：保護裝置的設置是非常重要的，如果某些參數設置錯誤，如ct變

7、比、斜率等，均會造成保護裝置差流偏大異常。于是我們對保護裝置進行詳細研究，根據差動保護整定值，利用繼電保護測試儀對光纖差動保護裝置進行三相電流和相位的采樣及保護功能的校驗，經測試光纖差動保護裝置對三相模擬量的采樣及保護都是正確的，因此，可排除保護裝置本身的問題。當差動ct本身存在誤差和三相不平衡電流，以及差動ct極性接反，都有可能導致差動保護誤動作，以差動ct極性接反為例，見圖3，如極性沒接錯，按判據1，電纜線路兩端一次電流大小相等，方向相反，則差電流為零（兩側電流的相量和）。如極性接反，則兩側電流會出現大小相同，相位相同的情況，其相量和（判據1）則為一端電流的兩倍。首先懷疑電流互感器及其二次

8、回路極性存在問題。通過檢查測試，在線路檢查中發現電流互感器極性接線并沒接錯。其次檢查兩側線路ct本身是否存在誤差，用電壓法分別測量了其二次繞組直阻及變比，均與出廠值相符。因此可以排除ct本身原因或極性接反造成的保護誤動作。此次送電是電纜的第一次沖擊，千燈湖的所有開關都處于分位，因此可以排除空載合變壓器所產生的勵磁涌流引起的差電流的影響。如果一次電纜的相位存在問題，主所和千燈湖站報不同相的差動保護動作，碰巧的是兩個裝置均報b相差動保護動作。從圖1看，當時313dl和101a dl在跳閘前都處于分位，就是說線路未充電。這樣，我們將查找的重點放在了線路充電電容電流的影響。從故障濾得波的波形看，問題確

9、實出在b相上，因此我們著重檢查b相電纜。電纜絕緣狀況良好不能說明電纜合格，只有通過耐壓試驗的電纜才具備送電條件。耐壓試驗分為交流耐壓和直流耐壓試驗。送電前10天，試驗人員已經進行過交流耐壓試驗，而且直流耐壓試驗與交流耐壓試驗相比，具有試驗設備輕便、對絕緣損傷小和易于發現設備的局部缺陷等優點，因此我們采用的方法是直流耐壓試驗來鑒定電纜的絕緣強度，這種方法非常直觀。試驗前需要好安全防護措施，并且使電纜兩頭保持足夠的絕緣距離，電壓緩慢上升，泄露電流幾乎為零。當電壓升到16kv時，出現很大的泄露電流，電纜絕緣被擊穿，說明電纜存在絕緣薄弱處，正好在電纜第一次沖擊時，為耐受住沖擊，絕緣薄弱處被擊穿。該電纜線路總長度為540m，通過電纜故障探測儀測試，故障點就在距主所10m的位置。經過分析查證，電纜的交直流耐壓試驗是在送電前10天完成的，在試驗完成后，有其他施工單位進場施工，在施工的工程中，由于在主變電所施工，我們的安全防護人員沒有在現場進行防護，監管不到位，沒及時發現并制止施工單位對電纜的傷害，是這次事故的主要原因。查明原因后，重新制作好電纜頭，經交直流耐壓試驗測試合格后重新送電成功，千燈湖站兩路進線受電成功。四、結論通過上述分析以及光纖縱聯差動保護裝置在地鐵環網供電系統上的實際應用，可以看出，差動保護是非常重要的地鐵線路主保護，掌據正確的分析方法和試驗