李明璟

（南寧鐵路局柳州供電段，工程師，廣西 柳州 545007）

寧局焦柳線10 kV 電力貫通線承擔(dān)著該線信號(hào)、無(wú)線列調(diào)、售票系統(tǒng)等重要鐵路負(fù)荷的供電任務(wù)，其供電可靠性直接影響鐵路運(yùn)輸安全，而該貫通線路的大部分架空線路處于山區(qū)丘陵地段，地形復(fù)雜，運(yùn)行條件惡劣。當(dāng)貫通線發(fā)生故障后，傳統(tǒng)的處理方式是通過(guò)人員到現(xiàn)場(chǎng)分合線路上的開(kāi)關(guān)逐段排查故障區(qū)段，故障查找耗時(shí)費(fèi)力，還會(huì)造成長(zhǎng)時(shí)間的停電，嚴(yán)重干擾鐵路正常運(yùn)輸。通過(guò)對(duì)焦柳線電力貫通線開(kāi)關(guān)站增設(shè)自動(dòng)分段裝置及融安配電所改造，為可靠供電提供了設(shè)備條件。為此，研究配電所與線路自動(dòng)分段裝置匹配運(yùn)行具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文著重分析線路永久性故障下配電所與線路自動(dòng)分段裝置匹配供電的問(wèn)題。

1 存在的問(wèn)題

1.1 保護(hù)裝置不能有效識(shí)別線路運(yùn)行方式 由于配電所主備供運(yùn)行方式影響?zhàn)伨€斷路器與自動(dòng)分段裝置動(dòng)作，饋線保護(hù)裝置就無(wú)法判斷啟動(dòng)重合閘或是備用電源自動(dòng)投入（簡(jiǎn)稱為“備自投”）功能，導(dǎo)致饋線斷路器動(dòng)作與線路自動(dòng)分段裝置不匹配，甚至導(dǎo)致誤分段非故障區(qū)段。

1.2 自投功能不能滿足再次供電需要 當(dāng)區(qū)間線路故障跳閘后，備供配電所備自投不成功，主供配電所啟動(dòng)一次重合閘。若線路出現(xiàn)永久性故障，則故障區(qū)段的自動(dòng)分段裝置斷路器跳閘并同時(shí)閉鎖，將故障區(qū)段隔離。備供配電所至無(wú)故障區(qū)段線路供電的再次恢復(fù)送電僅能依靠備供所值班員手動(dòng)操作，若其不能在300 s內(nèi)合上備供配電所的饋線斷路器，則無(wú)法保證另一端無(wú)故障區(qū)段的正常供電。

1.3 二次重合閘與自動(dòng)分段裝置不匹配 為了保證電力貫通線路可靠供電，主供配電所饋線保護(hù)裝置需啟動(dòng)二次重合閘。在主供配電所與備供配電所間一般配置6～7個(gè)自動(dòng)分段裝置。當(dāng)區(qū)間出現(xiàn)故障時(shí)，主供配電所饋線保護(hù)裝置動(dòng)作，饋線斷路器跳閘，區(qū)間的自動(dòng)分段裝置因失電會(huì)自動(dòng)分開(kāi)。當(dāng)配電所一次重合閘送電時(shí)，分段裝置會(huì)經(jīng)過(guò)延時(shí)依次送電。一般每個(gè)裝置需要5 s，如故障點(diǎn)接近線路末端，則合到永久故障點(diǎn)的時(shí)間約30 s。此時(shí)，主供配電所饋線保護(hù)裝置再次動(dòng)作跳開(kāi)斷路器，區(qū)間臨近故障點(diǎn)的分段裝置分閘后會(huì)閉鎖合閘，將故障區(qū)段隔離。主供配電所需啟動(dòng)二次重合閘恢復(fù)非故障區(qū)段供電。而常規(guī)設(shè)計(jì)的饋線保護(hù)裝置重合閘整組復(fù)歸時(shí)間為20 s，存在小于自動(dòng)分段裝置切除故障區(qū)段時(shí)間可能性，保護(hù)裝置復(fù)歸后導(dǎo)致二次重合閘失效。

1.4 配電所饋線近端故障電流對(duì)系統(tǒng)沖擊 當(dāng)永久性故障點(diǎn)在配電所饋線斷路器外側(cè)時(shí)，重合閘動(dòng)作或自恢復(fù)供電動(dòng)作合于故障點(diǎn)，此時(shí)系統(tǒng)短路阻抗小，短路電流會(huì)很大，對(duì)電力系統(tǒng)造成沖擊。同時(shí)，若斷路器在短時(shí)間內(nèi)連續(xù)2次切斷短路電流，會(huì)造成油斷路器或真空斷路器絕緣強(qiáng)度降低，其遮斷容量大幅降低，一般降低到50～80%，從而造成斷路器滅弧室擊穿。

2 對(duì)策及改進(jìn)措施

2.1 保護(hù)裝置增加運(yùn)行方式判斷功能 電力貫通線路帶電且斷路器處于合位時(shí)為主供狀態(tài)；電力貫通線路帶電且斷路器處于分位時(shí)為備供狀態(tài)。為了讓保護(hù)裝置能夠更好地識(shí)別線路運(yùn)行方式，給裝置增加運(yùn)行方式判斷功能，當(dāng)裝置上電時(shí)自動(dòng)識(shí)別運(yùn)行狀態(tài)并在運(yùn)行過(guò)程中判斷線路主備供方式。

電力貫通線路因故障跳閘后，備供配電所啟動(dòng)備自投。如備自投成功，此時(shí)原備供饋線保護(hù)裝置自動(dòng)改變運(yùn)行方式，切換到主供運(yùn)行方式；反之，備供配電所保護(hù)裝置維持原運(yùn)行方式不變。若電力貫通線路因故障跳閘后，主供配電所饋線保護(hù)裝置在延時(shí)后檢測(cè)到線路帶電，則認(rèn)為線路發(fā)生瞬時(shí)性故障，且備供配電所備自投成功。此時(shí)，原主供配電所饋線保護(hù)裝置自動(dòng)改變運(yùn)行方式，切換到備供運(yùn)行方式。反之，則認(rèn)為線路發(fā)生永久性故障，備供配電所備自投不成功，仍需主供配電所饋線保護(hù)裝置重合閘動(dòng)作，保護(hù)裝置維持原運(yùn)行方式不變。人工操作斷路器判斷線路主備供方式是在備供狀態(tài)下，手動(dòng)合饋線斷路器后檢測(cè)線路帶電，則備供配電所饋線保護(hù)裝置自動(dòng)改為主供狀態(tài)運(yùn)行；在主供狀態(tài)下，手動(dòng)分饋線斷路器后檢測(cè)線路帶電，則裝置自動(dòng)改為備供狀態(tài)運(yùn)行。主備供運(yùn)行方式判斷邏輯見(jiàn)圖1所示。

圖1 主備供運(yùn)行方式判斷邏輯圖

2.2 備自投投入時(shí)增設(shè)自恢復(fù)供電功能 當(dāng)備供配電所備自投功能投入時(shí)，需增加自恢復(fù)供電功能。自恢復(fù)供電功能也采用充電方式，必須在“充電”完成后才能啟動(dòng)合閘回路。備供配電所饋線保護(hù)裝置檢測(cè)到斷路器在跳閘位置、母線有壓、線路有壓，裝置啟動(dòng)自恢復(fù)供電功能充電。當(dāng)母線有壓，而因電力貫通線路故障或主供配電所斷路器故障而使線路無(wú)壓時(shí)，配電所備自投動(dòng)作合饋線斷路器，直至合閘到故障區(qū)段，則饋線保護(hù)裝置動(dòng)作，饋線斷路器跳閘，同時(shí)故障區(qū)段的自動(dòng)分段裝置閉鎖合閘；經(jīng)延時(shí)后饋線保護(hù)裝置啟動(dòng)自動(dòng)恢復(fù)供電，饋線斷路器合閘，向非故障區(qū)段恢復(fù)供電。當(dāng)自動(dòng)恢復(fù)供電成功后，配電所備供方式轉(zhuǎn)為主供方式，裝置自恢復(fù)供電功能放電。備自投及自恢復(fù)供電功能邏輯見(jiàn)圖2所示。

圖2 備自投及自恢復(fù)供電功能邏輯圖

2.3 延長(zhǎng)重合閘整組復(fù)歸時(shí)間至40 s 將原設(shè)計(jì)的饋線保護(hù)裝置重合閘整組復(fù)歸時(shí)間由20 s延長(zhǎng)至40s，確保二次重合閘有效時(shí)間在大于自動(dòng)分段裝置有效切除故障區(qū)段時(shí)間，確保主供配電所恢復(fù)非故障區(qū)段供電。廠家只需將裝置源程序進(jìn)行修改，把“#define DELAY_20S TICK_NUM*2000”修 改 為“#define DELAY_40S TICK_NUM*4000”即可。重合閘整組復(fù)歸時(shí)間延長(zhǎng)至40 s既能保證電力貫通線路自動(dòng)分段裝置能可靠隔離出故障區(qū)段，又能確保主供配電所的二次重合閘可靠動(dòng)作。

2.4 饋線保護(hù)裝置增加門(mén)口短路閉鎖功能 當(dāng)永久性故障點(diǎn)在配電所近端，將斷路器投入故障線路上由保護(hù)裝置將其斷開(kāi)時(shí)，自動(dòng)重合閘均不應(yīng)動(dòng)作；或當(dāng)斷路器處于不正常狀態(tài)不允許實(shí)現(xiàn)自動(dòng)重合閘時(shí)，應(yīng)將自動(dòng)重合閘裝置閉鎖。饋線保護(hù)裝置應(yīng)考慮增加門(mén)口短路閉鎖功能，閉鎖該狀態(tài)下的饋線重合閘（見(jiàn)圖3）或自恢復(fù)供電功能（見(jiàn)圖2）。通過(guò)增加饋線保護(hù)單元門(mén)口短路閉鎖功能后，既防止了大短路電流帶來(lái)的系統(tǒng)沖擊，又滿足了自動(dòng)分段裝置閉鎖故障區(qū)段后所需的重合閘或自恢復(fù)供電動(dòng)作需要。

圖3 門(mén)口短路閉鎖邏輯圖

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著鐵路運(yùn)輸能力的不斷提高，供電的可靠性要求也越來(lái)越高。通過(guò)配電所與電力貫通線路自動(dòng)分段裝置的匹配運(yùn)行的分析與實(shí)踐，一方面有效改進(jìn)了設(shè)備功能，提高了自動(dòng)分段裝置的動(dòng)作可靠性和設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性；另一方面也大大減少了貫通線故障區(qū)段隔離的時(shí)間，為復(fù)雜地形上的電力貫通線路可靠供電提供了保障。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2012年上半年自動(dòng)分段裝置試運(yùn)行期間，焦柳線發(fā)生貫通線故障3次，自動(dòng)分段裝置正確隔離故障區(qū)段2次，動(dòng)作正確率66%，故障區(qū)段隔離平均耗時(shí)20 min。通過(guò)進(jìn)行配電所與線路自動(dòng)分段裝置匹配研究，2012年下半年，焦柳線2 次出現(xiàn)外部原因引起的大電流短路故障，自動(dòng)分段裝置均能有效閉鎖故障區(qū)段，動(dòng)作正確率100%；故障區(qū)段隔離平均耗時(shí)3 min，比上半年下降了85%，貫通線的供電可靠性得到了顯著提高。