轨道交通系统10kV供电线路差动保护应用研究
摘要：针对轨道交通系统供电线路复杂，中压短线路较多的特点，指出了采用一般的电流、电压和距离保护往往保护范围很小，在整定值与动作时间上难以配合，无法保证保护的选择性的问题。详细介绍了纵差保护的基本原理、结构、及整定计算方法。并在分析7SD52微机纵联差动保护装置的功能、保护原理、动作特性的基础上，针对地铁10kV供电系统，对纵差保护在轨道交通系统10kV供电线路中的应用作了探讨，并提出了光纤纵差保护应用方案。
关键词：供电系统10KV短线路光纤纵联差动保护
1引言随着城市规模的不断扩大,我国城市轨道交通事业得到了飞速发展。在我国城市轨道交通系统中一般采用10kV环网供电或集中、分散供电相结合的供电方式。供电系统相对比较复杂，中压短线路较多，线路长度一般在2～5公里。这些短线路若采用一般的电流、电压和距离保护往往保护范围很小，甚至没有保护区，而且在整定值与动作时间上都难以配合，很难保证保护的选择性。 近些年来，随着电子技术、通信技术和计算机技术的飞速发展，纵联差动保护装置的性能得到了很大的提高，使其在中、低压短线路中得到了越来越广泛的应用。纵联差动保护具有原理简单、运行可靠、动作快速、准确等诸多优点，而且这种保护无须与相邻线路的保护在动作参数上进行配合,可以实现全线速动。因此，在城市轨道交通系统10KV线路中采用纵联差动保护可以很好地解决供电系统保护的选择性不好的问题。2纵联差动保护原理2.1纵联差动保护的基本原理纵联差动保护的动作原理是基于比较线路两侧电流的大小和相位。因此，需在线路两侧装设电流互感器，再以辅助导线将两侧电流互感器的二次线圈同极性端子相连接(设两侧电流互感器一次侧的极性以母线侧为正极性)。电流继电器接在差流回路内。两侧电流互感器之间的线路为纵差保护的保护区。 一般来讲，线路纵联差动保护分为两种类型： (1)环流法差动电流保护，见图１(ａ)。 (2)均压法差动电流保护。见图１(ｂ)。 环流法接线的特点是线路两侧的电流回路按同极性关系连接(由母线流向线路为正方向)。在正常运行及外部故障时，差动回路中有环流流过。当忽略线路电容电流时，则流经两侧电流互感器的电流相等，因此继电器中的电流为零，保护装置不动作。 均压法接线的特点是将线路两侧的电流回路按反极性关系相连接，这样在正常运行及外部故障时，差动回路中没有电流流过，因而继电器不动作。但这样却会使电流互感器运行在空载状况，易产生过热及过电压。为改善上述工作条件，可利用中间电流互感器供电，但却增加了电流互感器的二次负担。2.2纵联差动保护装置的构成纵差保护主要包括差动元件、电压或电流闭锁元件、导引线监视元件、逻辑元件等主要部分，通过导引线将两侧装置连接起来，以实现线路两侧的电流幅值和相位比较。为了减少导引线的数量、简化保护接线及较容易地对导引线实现监视，通常利用交流电流综合装置将二相电流输入变成单相电流输出。综合变流器原理接线见图2。 综合变流器实质上是一个将三相电流变成单相电流的变换装置。因而一次绕组带有抽头，电流互感器的A、B、C、0相分别接入相应抽头。出于各相至中性点的励磁匝数不等，因此在三相不衡时铁芯中的综合磁通不为零，在二次绕组中将感应出电势。图2示出了三相平衡输入时的向量图。由于导引线的阻抗远大于电流互感器二次侧所允许的阻抗值、因此利用综合变流器变流比可大大减小导引线在电流互感器二次侧的阻抗值。2.3纵联差动保护的整定2.3.1差动保护中的不平衡电流 在环流法接线的差动保护中,电流继电器线圈接在两电流互感器励磁阻抗和差动回路两臂组成的对角线上。在理想情况下,假设两电流互感器完全同型号，则不平衡电流为零。实际上,因电流互感器的励磁阻抗不可能无限大。所以总有励磁电流存在，且其磁化曲线是非线性的。这样在一次电流很大时，铁芯将饱和，励磁阻抗下降，因而将有较大的不平衡电流出现。除稳态情况的误差外，在暂态情况下，一次电流中包含很大的非周期分量。在一般情况下，非周期分量的传变要坏得多，而这部分电流将使铁芯助磁，造成励磁阻抗下降，使不平衡电流增加。 2.3.2纵差保护起动电流的选择和灵敏度校验 差动保护起动电流定值，应可靠地躲过区外故障时的最大不平衡电流、以及当电流回路二次侧断线时由于负荷电流引起的最大差电流。其计算
