牽引變電所微機(jī)保護(hù)及測距裝置運(yùn)用中存在問題分析及對策

1、牽引變電所微機(jī)保護(hù)及測距裝臵運(yùn)用中存在問題分析及對策 鄧林江1, 宋劍偉2(1. 北方交通大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理系, 北京 100044;2. 懷化供電段供電車間, 湖南懷化 418000) 摘 要: 對牽引變電所饋線保護(hù)用WXB- 71 微機(jī)保護(hù)裝臵誤動(dòng)作原因以及微機(jī)故障測距裝臵測距精度問題進(jìn)行分析,提出了相應(yīng)的解決措施, 取得了較好的運(yùn)用效果。關(guān)鍵詞: 牽引變電所; 微機(jī)保護(hù); 故障測距中圖分類號:U 224 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B 文章編號: 10002128X (2001) 0520048202收稿日期: 2001205207 湘黔線婁底大龍區(qū)段牽引變電所自1997 年起使用了國產(chǎn)微機(jī)型繼電保護(hù)及故障測

2、距裝臵, 至今為止兩種微機(jī)型裝臵顯示了較好的技術(shù)特性, 但運(yùn)行中也暴露出一些問題, 現(xiàn)分別就其存在的問題及改進(jìn)措施進(jìn)行闡述。1 微機(jī)保護(hù)裝臵誤動(dòng)分析大江口沙堆供電臂自1997 年婁懷段開通后, 已出現(xiàn)數(shù)十起特征相似的跳閘。由于保護(hù)動(dòng)作頻繁, 嚴(yán)重影響行車, 必須進(jìn)行分析處理。該變電所饋線保護(hù)采用WXB - 71 微機(jī)保護(hù)裝臵, 距離保護(hù)為主保護(hù), 電流速斷保護(hù)為從保護(hù)。分析跳閘打印數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn), 其故障測距點(diǎn)都是11. 52 km , 即發(fā)生在同一地點(diǎn)。由于巡視線路正常, 故可從兩方面尋找故障原因: (1) 機(jī)車故障; (2) 保護(hù)裝臵原因。經(jīng)向行車及供電調(diào)度和機(jī)車乘務(wù)員了解, 當(dāng)時(shí)機(jī)車狀況良好,

3、可排除機(jī)車原因。向行車調(diào)度了解事發(fā)時(shí)線路機(jī)車運(yùn)行狀況, 跳閘時(shí)有兩列車在該供電臂運(yùn)行; 經(jīng)全面統(tǒng)計(jì), 發(fā)現(xiàn)每次跳閘均是兩列以上車在該供電臂運(yùn)行, 即負(fù)荷電流很大。由此產(chǎn)生疑問: 保護(hù)是否沒有躲過大負(fù)荷電流而產(chǎn)生誤動(dòng)? 焦點(diǎn)集中到微機(jī)保護(hù)裝臵。經(jīng)校驗(yàn), 保護(hù)裝臵本身動(dòng)作可靠, 信號正常, 因而可能是保護(hù)整定值有誤。根據(jù)跳閘數(shù)據(jù)可算得阻抗電阻分量R j= 5. 25 8 ,而微機(jī)保護(hù)裝臵整定阻抗電阻分量R j整= 7. 36 8 , R j<R j整, 即負(fù)荷電流落在保護(hù)動(dòng)作區(qū)內(nèi), 導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)作。經(jīng)查找, 定值有誤的原因系設(shè)計(jì)部門在進(jìn)行整定值設(shè)計(jì)時(shí), 線路有關(guān)電氣參數(shù)取理論計(jì)算值, 與線路

4、實(shí)際狀況有較大出入, 造成了整定值的偏差。而運(yùn)營部門由于經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行實(shí)踐, 掌握了較為準(zhǔn)確的現(xiàn)場運(yùn)行參數(shù), 因此, 以實(shí)際情況整定線路參數(shù)誤差就減小。該饋線經(jīng)參照實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)重新整定, 消除了類似跳閘的慣性故障。2 微機(jī)故障測距裝臵精度改進(jìn)措施懷化供電段管內(nèi)婁大段采用的微機(jī)測距裝臵, 主要用于故障跳閘后準(zhǔn)確測定故障點(diǎn), 以利供電調(diào)度迅速指揮搶修人員趕赴現(xiàn)場進(jìn)行事故搶修, 因此測距精度成為搶修是否高效的關(guān)鍵。我們采用的微機(jī)測距裝臵仍然采用傳統(tǒng)的電抗法原理, 如圖1 所示。圖1 微機(jī)測距原理簡圖對于圖1 所示的直接供電系統(tǒng), 認(rèn)為供電臂內(nèi)阻抗均勻分布, 有 Z d = Z a + R g(1

5、) .影響測距精度的因素之一是隨機(jī)性很強(qiáng)的過渡電阻R g。通常的做法是將式(1) 按實(shí)部和虛部展開, 取虛部電抗部分進(jìn)行測距, 即所謂電抗法測距。其公式為 L = X d/X0(2) .其中, Z d, X d 分別為故障時(shí)測量阻抗和電抗(8 ) ,X 0 為牽引網(wǎng)單位長度的平均電抗(8/km ) , L 為故障點(diǎn)距離。我們稱之為X - L 特性。將一定距離的L 值及與之對應(yīng)的X 值做成定值表, 就可作為故障測試儀的X - L 整定值。對于BT 供電系統(tǒng), 則要考慮BT 漏抗。由于BT 漏抗為集中參數(shù), 故障時(shí)測量電抗X d 與故障點(diǎn)L 呈分段線性關(guān)系。故障點(diǎn)測距表達(dá)式為L = (X d -

6、N BTX BT2)X 0 (3) .其中N BT為故障牽引網(wǎng)在L 范圍內(nèi)吸流變壓器臺數(shù), X BT為BT 漏抗。顯然, 無論是直接供電還是BT 牽引供電系統(tǒng), 由于接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)、線路結(jié)構(gòu)沿線的變化和變電所出口處安裝的抗雷圈等設(shè)備的影響, 供電臂單位長度阻抗不可能均勻分布, 且電抗、距離曲線不可能通過原點(diǎn)。因此, 充分考慮這些因素是消除測距誤差的途徑之一。由于我段管內(nèi)接觸網(wǎng)設(shè)備已撤除吸流變壓器, 故區(qū)間電抗及站場電抗基本已呈線性布臵。因此確定線路單位電抗值、抗雷圈處的電抗值及抗雷圈至上網(wǎng)點(diǎn)供電線電抗值成為關(guān)鍵。廠家進(jìn)行故測儀整定時(shí), 與微機(jī)保護(hù)裝臵的做法一樣, 線路阻抗按照設(shè)計(jì)提供的理論值整定,

7、 且直接從上網(wǎng)點(diǎn)開始, 忽略抗雷圈及長度從數(shù)百米至數(shù)公里的供電線的影響; 同時(shí)理論電抗值與實(shí)際電抗值也存在較大誤差, 以致故測儀投運(yùn)后其誤差很大。牽引供電系統(tǒng)由于接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性, 阻抗的確定遠(yuǎn)不如電力線路那么方便, 僅僅通過理論計(jì)算是難以準(zhǔn)確描述其阻抗特性的。由于抗雷圈、供電線、吸上線及連接方式的影響, 其阻抗從整個(gè)供電臂來衡量則呈現(xiàn)很大的非線性特征, 因此在確定阻抗值時(shí)必須同時(shí)通過一些特殊手段。以下所述的短路試驗(yàn)結(jié)合停電實(shí)測等方法就是我們所找到的行之有效的手段。(1) 短路試驗(yàn)短路試驗(yàn)的做法是在一個(gè)供電臂內(nèi)選擇幾個(gè)有明確公里標(biāo)的地點(diǎn), 在該點(diǎn)通過載流量很大的大線徑接地線接地。送電瞬間斷路

8、器跳閘, 重合不成功, 此時(shí)故測儀開始打印詳細(xì)的故測數(shù)據(jù), 將此時(shí)的故測距離與實(shí)際距離進(jìn)行對比, 給我們調(diào)整故測精度提供了翔實(shí)的依據(jù)。由于故測裝臵是通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)測量經(jīng)計(jì)算得到故障點(diǎn)總電抗, 與裝臵內(nèi)事先輸入的線路電抗值進(jìn)行比較而導(dǎo)出故障點(diǎn)距離, 因此線路電抗整定必須盡量與實(shí)際相符, 才會使測距精度得以提高。停電實(shí)測法所測得的電抗值與短路試驗(yàn)裝臵打印的電抗值差別很小, 因此用這兩種方法來測定電抗都是可行的。只是短路試驗(yàn)對設(shè)備有一定沖擊, 所以將停電實(shí)測與短路試驗(yàn)結(jié)合進(jìn)行, 可以較準(zhǔn)確地確定單位電抗值。(2) 停電實(shí)測停電實(shí)測即在供電臂停電后, 將被測點(diǎn)與鋼軌短接, 運(yùn)用調(diào)壓器、移相器、電流表、電

9、壓表、限流電阻等測出線路阻抗值。運(yùn)用停電實(shí)測我們可以測出線路阻抗, 同時(shí)根據(jù)線路阻抗角就可得到較為準(zhǔn)確的電抗值。通過該方法我們在整定值中對X - L 特性進(jìn)行了修正, 運(yùn)用該法分別測量了供電臂內(nèi)站場與區(qū)間的電抗。由于站場與區(qū)間的電抗呈線性, 因而可以得出站場與區(qū)間的單位電抗值。由于區(qū)間與區(qū)間及站場與站場間單位電抗相差很小(由于已撤除BT ) , 近似于線性, 而站場與區(qū)間的單位電抗有一定差別, 因此區(qū)間單位電抗要大于站場單位電抗。這是符合牽引供電理論的。站場間由于接觸網(wǎng)有一定連接, 某些位臵近似于并聯(lián), 其電抗值會小一些。對此參照廠家處理方法, 站場單位電抗取區(qū)間單位電抗的2/3。至此, 已得

10、出較準(zhǔn)確的區(qū)間與站場電抗值(由于通過測試得出了單位電抗值, 區(qū)間或站場電抗值就等于單位電抗與區(qū)間或站場長度的乘積)。(3) 確定抗雷圈及供電線電抗抗雷圈電抗值的確定較為方便, 咨詢抗雷圈廠家即可。通過咨詢可知, 全線各電抗器電抗基本一致, 為0. 32 8。供電線的電抗值確定就麻煩一些。由于供電線到上網(wǎng)點(diǎn)處才有鋼軌, 因此無法將其構(gòu)成環(huán)路, 停電實(shí)測不可行。而供電線就在線路出口處, 如果用短路試驗(yàn)的方法, 近端短路其短路電流太大, 對設(shè)備有很大損害,也不可行。因此, 理論計(jì)算成為首選方案。由于各條饋線其供電線長度都不同, 更為重要的是, 供電線到上網(wǎng)點(diǎn)走向并非完全順線路, 有垂直于線路方向和順

11、線路方向兩種狀態(tài), 根據(jù)牽引供電理論, 垂直線路方向的供電線單位電抗為0. 63 8km , 順線路方向的電抗為0. 555 8km , 兩者電抗值有差別, 因此需要對計(jì)算值加以修正。以漣源牽引變電所2# 饋線供電線為例, 其垂直于線路方向長度為165 m , 順線路方向長度為10m , 供電線總長度為175 m , 供電線電抗為X = 0. 165×0. 63+ 0. 01×0. 555= 0. 1095 8供電線與抗雷圈單位電抗為X 0= (0. 1095+ 0. 32)0. 175= 2. 45 8按照以上方法, 我們可以計(jì)算出全線供電線的單位電抗值與總電抗值。以上3

12、 種方法的結(jié)合進(jìn)行, 我們?nèi)〉昧藢氋F的線路電抗數(shù)據(jù)。對于按電抗法原理來測距的故測儀, 不管是何種型號, 只要取得較為準(zhǔn)確的線路電抗值, X - L特性與實(shí)際吻合的程度就越高, 測距精度也越高。通過以上手段綜合運(yùn)用, 我段微機(jī)故測儀的測距精度已有很大提高, 誤差基本控制在200 m 以內(nèi)。3結(jié)語(1)由于現(xiàn)場情況較為復(fù)雜, 線路阻抗的測試與歸算方法尚待完善, 現(xiàn)場技術(shù)人員必須研究本段實(shí)際線路情況, 以調(diào)整計(jì)算值。(2) 現(xiàn)場技術(shù)人員必須結(jié)合實(shí)際交流測試與歸算線路阻抗的經(jīng)驗(yàn), 為微機(jī)裝臵的推廣提供能適合國情的、測距準(zhǔn)確的線路參數(shù)與歸算方法。參考文獻(xiàn): 1 潘啟敬. 牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)M . 北京: 中國鐵道出版社, 1987. 2 曹建猷. 電氣化鐵道供電系統(tǒng)M .