地铁35kV供电系统继电保护分析

发表时间：2020-11-20T14:25:50.977Z 来源：《中国电业》2020年7月第19期 作者： 谢郑[导读] 文章对35kV地铁供电系统线路保护、变压器保护、母线保护配置做出了简要分析。下 谢郑

杭州市地铁集团有限责任公司运营分公司 浙江省杭州市310004

摘要：文章对35kV地铁供电系统线路保护、变压器保护、母线保护配置做出了简要分析。下文介绍了35kV地铁供电系统的特点，分析相位电流保护应用中存在的问题，并提出解决方案。必须配置独立主变压器的限时停电保护，以迅速切断35kV主变压器的输出故障。主变压器限时停电保护、主变压器弱磁保护、接地变压器同极序电流保护的动作输出应根据系统工作方式的变化进行调整。开关电压/牵引站35KV母线分段保护应根据工作方式的变化进行切换，相应的完整保护指令也需要进行更换。 关键词：轨道交通；35kV供电系统；继电器保护；措施方案； 前言

地铁供电系统与一般供电系统相比具有共同和独特的特点。因此，电力系统继电保护的调整适应应考虑地铁电力系统的独特特点。只有做好电力系统继电保护的适应性，地铁电力系统才能安全稳定地运行，从而保证地铁安全、快速、舒适和积极地运行。目前的铁路运输系统供电保护方案正在考虑进一步优化。只有密切结合当前和未来的发展，地铁供电系统才能继续稳定运行。 一、地铁35kV供电系统的特点

一般来说35kV地铁供电系统采用双环网络连接，多个35kV变电站连接成一个供电分区，每个供电分区从110kV主站引进两个电源。集中供电模式下35kV供电系统相对独立于城市电网，继电保护协调性较差，运行方式易于调整。但是，为了避免电磁环引起的事故，35kV供电系统只能在开环运行，即35kV供电系统在大面积和小面积(主变电站解体除外)的运行方式相同供电区不足3~5个子站，平均距离小于3公里，供电半径短，保护等级多，继电保护配置和设置是有难度的。

二、继电保护在地铁供电系统中的作用 1.继电保护装置

特殊情况下，继电保护装置可自动发出信号或自动触发开关，能有效处理电力系统中电气设备的异常情况。电气继电器保护装置主要由三个部分组成:第一，测量部分，可以测量受保护设备输入的信号，同时分析比较为响应受保护设备的运行而给出的值，判断其是否正常运行。其次，逻辑部分主要确定受保护设备当时的运行状态，并根据装配方式、输出量或测量项目的性质确定受保护设备的作用。 2.继电保护的基本任务

第一，当电气设备出现故障时，断路器可以在第一时间快速、自动、准确地切断故障设备，以保护电力系统的稳定性，并允许其他故障部件。二是继电保护也能准确应对电气设备运行异常状态它能在工人收到信号时自动发出信号并迅速作出反应一般来说，对异常运行状态的反应有一定的滞后。第三，继电保护也可以合理对应某些自动装置，因此线路故障时，可以首先修复故障线路，以保证其正常运行和稳定。

3.特征量的选取

继电保护系统应根据供电系统的稳定运行原理，确定准确的供电运行状态。在继电保护系统中，反馈电流信号被采集、识别和分类，增量信号被提取并最终传输。从远程终端信号探头提取相关信息，以主车启动电流作为保护调整的参考值，计算当前启动电流的最大值。继电保护的协调设计对电流变化率有着深远的影响。 三、地铁35kV供电系统的继电保护配置优化方案 1.线路保护

（1）对于电力线短半径35kV电缆线路，短路曲线变化缓慢。一般来说，光纤电流差动保护被配置为电路的主要保护，可以充分反映电路两端的功率变化，即时切断整个电路长度的短路，但不能反映邻近线路的短路，也不能用作邻近线路的后备保护。作为近线应急保护和近线应急保护，限时过流保护是根据最大负载电流设置的，因此灵敏度高，保护范围广。只有通过时差协调才能清除具有明确时间限制的过流保护的顶部和底部级别。

（2）光纤通道电流差动保护容易受到光纤通道故障的影响，因此使用过流保护时需要很长时间才能中断故障。当光纤电流差动保护停止工作时，必须将定时快速切断电源保护设定为主要保护，以便快速切断线路故障。在小规模运行模式下，限时停电保护具有线路末端故障的灵敏度设置。由于接地变压器的接地电阻和接地电阻远远大于线路的接地电阻和接地电阻，因此在同一个电源区，每个母线的单相接地短路电流几乎相同只有通过时差协调，才能有选择地切断上下电平的同极电流保护。 2.主变35kV侧保护

（1）主变压器的后备保护薄弱。为使保护易于调节，35kV不能配置为分段独立保护，分段断路器采用弱备用保护触发。35kV母线并列运行时，低电压保护首次跳闸分段断路器，以减小故障影响范围。从上述分析中可以看出，由于35kV输入线路断路器被拒绝，第二次延迟时间仍为1.8-1.9秒，必须隔离故障的主要变化2秒钟，并炸毁主变化两侧的断路器。35kV母线单独工作时，跳闸低备用保护的分段断路器不能停机。

（2）主变压器限时断电保护。从上述分析中可以看出，降低低备保护时差后的工作时间仍为1.8-1.9秒，短停时间——35kv主变压器侧输出电路较长，容易造成主变压器和开、关柜损坏为了快速解决故障，新增了一套限时停电保护装置，作为35kV母线的主要保护装置。保护电流和低保护电流取35kV侧不同电流互感器，直流电流供电和低保护来自不同直流母线。主变压器限时停电保护和馈线限时停电保护配置有两个运行时间，可在最短1.2秒内运行，运行输出与低电平应急保护一样。 3.接地变零序电流保护

城市轨道交通主变电站接地变压器一般连接35kV母线，其单相电流保护主要是防止接地变压器单相接地故障，全面保护系统各部分。它是根据dl/t584规范构建的，但其动作输出可根据以下原则进行调整。并联运行时，单极电流保护将连接一次起动截面断路器、接地变压器两侧断路器和二次起动主变压器。单独工作时，同极电流保护将首次触发35kV输入线路断路器，第二次触发和接地主变压器两侧断路器。如图，考虑到接地故障发生在35kV主变压器参考线，在单极电流保护触发输入线断路器和接地变压器之后，故障持续存在，成为非接地系统的接地故障主开关保护不能在第一时间切断故障，可能会转变为相位故障，对主开关影响很大，因此同极序电流保护主开关两边的断路器。

4.母线保护

35kV主变压器母线故障反映在低压主变压器的应急保护、主变压器限时快速断电保护和接地变压器极性电流保护中。35kV母线单独工作时，减压站/牵引站35kV母线故障反映在变电站-上级站的输出保护上。35kV母线并联运行时，进入分段保护以减小故障影响范围。由于保护协调困难，分段保护只配置为延时电流的快速切断保护和同极流第一节保护。调节值与上级变电站输出线的定时停电保护和同极电流保护相同，但所有上级变电站的定时停电保护和同极电流保护的运行时间是有时间限制的。如图2所示，b条并联运行，需要调整保护0的限时停电保护、保护1的限时停电保护、单相电源保护、接地变压器极性电源部分。从以上可以看出，b节保护对f节故障仍然敏感，只需增加动作时间即可有选择地消除故障。 结束语

简而言之，继电器保护在电力系统中发挥着关键作用，因为它有助于预防电力事故和有效地实现社会经济发展。因此，为了确保地铁供电系统的安全和稳定，有必要进一步思考和探讨继电保护方案，选择最科学、最可行的保护配置，推动我国电力系统的可持续发展。 参考文献：

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