商曉峰

摘要：本文將結(jié)合筆者參與的無錫地鐵1，2號線的供電系統(tǒng)設(shè)計，結(jié)合目前主要的繼電保護裝置，總結(jié)出一些關(guān)于大分區(qū)供電保護方案的經(jīng)驗，并提出一些探索性的建議與看法。

關(guān)鍵詞：無錫地鐵;供電;方式;可靠性

目前，我國城市軌道交通建設(shè)進入高速發(fā)展時期。城軌供電系統(tǒng)作為城市軌道交通正常運行的重要保障系統(tǒng)，歷來受到各方重視。城軌環(huán)網(wǎng)作為城軌供電系統(tǒng)的主動脈，其穩(wěn)定運行直接關(guān)系著城市軌道交通的正常營運。城軌環(huán)網(wǎng)建設(shè)歷經(jīng)了從小分區(qū)到大分區(qū)的階段，無錫地鐵1，2號線也采用了大分區(qū)供電方式。大分區(qū)供電方式相較于小分區(qū)供電方式而言，可以減少環(huán)網(wǎng)電纜的敷設(shè)，一方面減少電纜敷設(shè)空間，另一方面可以節(jié)省電纜投資，因而在新建線路中受到各方普遍的認可。大分區(qū)供電方式下，一路進線在正在情況可以帶4～5個變電所，在越區(qū)供電時，則可能帶多至8～10個所。在這種情況下，傳統(tǒng)的過流保護方案，不能很好的滿足保護方案的選擇性要求。因此，近年來對于大分區(qū)供電方式下，新型保護方案的研究日趨受到重視。

1、方案原理

通過分析典型軌道交通供電系統(tǒng)接線方案可以發(fā)現(xiàn)：通過檢測對比同一段母線上，進出線回路的電流，來確定故障區(qū)域。利用該特點，并結(jié)合保護裝置的閉鎖過流邏輯功能，從而實現(xiàn)大分區(qū)下過流保護的選擇性。其具體實施方案如下所述。

1.1、保護配置方案

環(huán)網(wǎng)進線或出線的保護配置如下。

（1）縱差保護裝置（GC）：線路縱差保護。

（2）微機測控保護裝置（ZB）：過流保護（設(shè)置3段），零序過流保護（設(shè)置3段）。

饋線配置微機測控保護裝置（ZB），設(shè)置過流保護，零序過流保護，饋線失靈保護。

結(jié)合時限，具體配置如下：

無錫地鐵2號線供電系統(tǒng)保護配置實例

假定上級進線電源后備保護時間為1.2s，對于地鐵站進出線而言，縱差保護始終開放，微機測控保護裝置作為后備保護，設(shè)置三段過流保護，時間設(shè)置分別為0.4s、0.8s、1.0s。正常情況下，I段、II段過流保護被閉鎖，III段保護永久開放。定義閉鎖信號：x。當進、出線回路差動未啟動且有故障電流時，定義x=1，其余情況x=0。僅當本間隔的保護裝置x=1，對側(cè)間隔（同一母線的另一間隔）的保護裝置x=0時，方能解鎖本間隔保護裝置I段過流。

當縱差保護保護裝置有一臺退出運行時，則開放本間隔微機保護裝置II段過流。

1.2保護動作分析

對于35kV供電系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障，本文歸結(jié)為5個點，分別為區(qū)間故障點A，站內(nèi)母線故障點B，饋線故障點C，母聯(lián)合閘運行時，站內(nèi)另一段母線故障點D，區(qū)外故障點E。當上述故障點，發(fā)生故障時，對保護動作做如下分析：

1.2.1? 所有保護裝置及光纖通道正常情況下

（1）故障點A，即區(qū)間發(fā)生電纜故障

3斷路器后備保護I段（3#x=1，4#x=0）和III段運行，2斷路器后備保護I段（光差遠傳）和III段運行;正常情況下差動跳0秒開4、5號斷路器，2、3后備過流保護I段作為4號斷路器失靈后備保護;如果4號斷路器失靈，2、3后備過流保護I段同時跳開切除故障。

（2）故障點B，即站內(nèi)母線發(fā)生故障

3斷路器后備保護I段（3#x=1，4#x=0）和III段運行，2斷路器后備保護I段（光差遠傳）和III段運行;3、2號斷路器過流I段0.4s同時切除故障;如果3號斷路器失靈，2也同時跳開切除故障。

（3）故障點C，即饋線發(fā)生故障

3斷路器后備保護I段（3#x=1，4#x=0）和III段運行，2斷路器后備保護I段（光差遠傳）和III段運行;J斷路器0.2s切除故障;如果J斷路器失靈，2、3后備過流保護I段同時0.4s跳開切除故障。

（4）故障點D，即母聯(lián)合閘運行，系統(tǒng)的故障分析

當母聯(lián)合閘運行的時候，同時判斷功率流向為正方向時（即通過母聯(lián)向下級站供電），動態(tài)將過流I段延時抬高至0.6s;母聯(lián)合閘瞬間開放母聯(lián)充電保護，經(jīng)一定延時后退出;3斷路器后備保護I段（3#x=1，4#x=0）和III段運行;2斷路器后備保護I段（光差遠傳）和III段運行;3斷路器過流I段延時經(jīng)0.6s切除故障;如果3斷路器失靈，2同時跳開切除故障。

（5）故障點E，即外部故障

此時進出線的x=1，由另外站（判斷為站內(nèi)故障的站）的保護裝置實現(xiàn)過流I段加速。本站過流I段閉鎖。

2、對繼電保護裝置的要求

采用本文所描述的方案，繼電保護裝置除具有常規(guī)要求的各種功能外，還須滿足以下要求。

1）縱差保護裝置：具有常規(guī)的分相差動保護功能及簡單的過流后備功能，具備一定的可編程邏輯能力，能夠提供裝置故障硬接點輸出信號。

2）進或出線微機綜合保護測控裝置：能夠提供定時限過電流、零序過電流保護，且每種保護提供4個以上相互獨立的電流元件;每個元件應(yīng)具有至少3個獨立整定值組，以適應(yīng)不同的運行方式，定值組可通過當?shù)鼗蜻h方進行切換;每個電流元件均可由外部光隔輸入信號啟動或閉鎖;保護裝置應(yīng)具有不經(jīng)延時的硬接點輸出，且該輸出接點可由用戶進行定義;保護裝置需具有較強的邏輯可編程能力。

3、可靠性分析

該方案的關(guān)鍵點在于裝置邏輯閉鎖保護功能的可靠性，準確判斷進出線x=1或0的情況。從保護裝置來看，目前各進口或合資品牌的保護裝置均均具備此功能;該方案在其他行業(yè)也有應(yīng)用，運行情況良好;目前已經(jīng)開通的無錫地鐵1、2號線均采用了該方案。

4、結(jié)語

綜上所述，通過靈活應(yīng)用微機保護測控裝置的邏輯可編程功能及閉鎖過流邏輯功能，可以較好地解決大分區(qū)供電方式下，保護選擇性配合困難的問題，基本不增加系統(tǒng)投資，即將開始建設(shè)的無錫地鐵3號線供電系統(tǒng)也擬采用本文所述方案。