應(yīng)配置獨(dú)立的主變限時(shí)電流速斷保護(hù)以快速切除主變35kV出口故障。主變限時(shí)電流速斷保護(hù)、主變低后備保護(hù)、接地變零序電流保護(hù)的動(dòng)作出口應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化進(jìn)行調(diào)整。降壓/牽引變電所的35kV母線分段保護(hù)應(yīng)根據(jù)運(yùn)行方式的變化進(jìn)行投退，與其相配合的保護(hù)整定值也應(yīng)相應(yīng)地調(diào)整。

1 地鐵35kV供電系統(tǒng)的特點(diǎn)

地鐵35kV供電系統(tǒng)多采用雙環(huán)網(wǎng)接線，多個(gè)35kV變電所鏈接成1個(gè)供電分區(qū)，每個(gè)供電分區(qū)從110kV主變電所引入2路電源。集中供電方式下的35kV供電系統(tǒng)與城市電網(wǎng)相對(duì)獨(dú)立，繼電保護(hù)配合較少，運(yùn)行方式調(diào)整方便。

但是為避免電磁合環(huán)造成事故，35kV供電系統(tǒng)只能開環(huán)運(yùn)行，這意味著35kV供電系統(tǒng)運(yùn)行大、小方式相同（主變電所解列除外），繼電保護(hù)整定相對(duì)簡便。1個(gè)供電分區(qū)的變電所少則3～5個(gè)，平均距離在3km以內(nèi)，供電半徑短、保護(hù)級(jí)數(shù)多，對(duì)繼電保護(hù)的配置及整定造成困難。

圖1 35kV雙環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)示意

2 線路保護(hù)

2.1 瞬時(shí)電流速斷保護(hù)

對(duì)于供電半徑較短的35kV電纜線路，其短路電流曲線變化平緩，按躲線路末端最大三相短路電流整定的瞬時(shí)電流速斷保護(hù)會(huì)沒有保護(hù)范圍。以某地鐵35kV供電系統(tǒng)為例，其簡化接線如圖2所示，相關(guān)參數(shù)分別見表1、表2。

圖2 35kV供電系統(tǒng)簡化接線

表1 系統(tǒng)參數(shù)

表2 母線短路電流

表3 L和Kf、Kc的關(guān)系

2.2 定時(shí)限過電流保護(hù)

通常配置光纖電流差動(dòng)保護(hù)作為線路的主保護(hù)，它能綜合反應(yīng)線路兩端的電氣量變化，瞬時(shí)切除本線路全長范圍內(nèi)的短路，但它不能反應(yīng)相鄰線路上的短路，不能作相鄰線路的后備保護(hù)。

定時(shí)限過電流保護(hù)作為本線路的近后備保護(hù)及相鄰線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)，按躲最大負(fù)荷電流整定，所以它的靈敏度較高，保護(hù)范圍大。相應(yīng)的上下級(jí)定時(shí)限過電流保護(hù)只能依靠時(shí)間級(jí)差配合實(shí)現(xiàn)有選擇性地切除故障。

以圖2中的B—F變電所的供電分區(qū)為例，保護(hù)0、1、3、5、7、9、11的定時(shí)限過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間應(yīng)相配合。若保護(hù)11保護(hù)的元件是整流變壓器，就不需要與下一級(jí)保護(hù)相配合，其定時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間可整定為0.3s。

若保護(hù)11保護(hù)的元件是動(dòng)力變壓器，就需要與0.4kV進(jìn)線斷路器的短延時(shí)過電流保護(hù)相配合，通常0.4kV斷路器動(dòng)作切除故障時(shí)間約0.1s，則0.4kV分段、進(jìn)線斷路器的短延時(shí)過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間分別整定為0.1s、0.2s，考慮保障動(dòng)作的可靠性，保護(hù)11的定時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間整定為0.4s。

相應(yīng)的保護(hù)0、1、3、5、7、9的定時(shí)限過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間分別整定為2.2s、1.9s、1.6s、1.3s、1.0s、0.7s，作為35kV母線主保護(hù)及35kV線路遠(yuǎn)后備保護(hù)的保護(hù)0切除故障時(shí)間大于2s。國家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施規(guī)定：“當(dāng)短路電流大于變壓器熱穩(wěn)定電流時(shí)，變壓器保護(hù)切除故障的時(shí)間不宜大于2s”。

可以通過縮短時(shí)間級(jí)差來解決保護(hù)0動(dòng)作時(shí)間過長的問題。彈簧儲(chǔ)能操作機(jī)構(gòu)斷路器的分閘時(shí)間一般小于60～80ms，采用全波傅氏算法故障檢測(cè)的保護(hù)出口時(shí)間在30ms左右，繼電器驅(qū)動(dòng)時(shí)間一般為5ms左右，考慮一定的時(shí)間裕度，時(shí)間級(jí)差可以設(shè)置為200～250ms。

那么保護(hù)0、1、3、5、7、9的定時(shí)限過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間可分別整定為1.6s、1.4s、1.2s、1.0s、0.8s、0.6s。對(duì)于1個(gè)供電分區(qū)內(nèi)有有4個(gè)變電所的時(shí)間級(jí)差可整定為0.25s，有3個(gè)及以下變電所的時(shí)間級(jí)差可仍為0.3s。

2.3 延時(shí)電流速斷保護(hù)

光纖電流差動(dòng)保護(hù)易受光纖通道故障的影響而退出運(yùn)行，此時(shí)通過定時(shí)限過電流保護(hù)切除故障時(shí)間較長。有必要配置延時(shí)電流速斷保護(hù)作為光纖電流差動(dòng)保護(hù)退出運(yùn)行時(shí)的主保護(hù)快速切除線路故障。延時(shí)電流速斷保護(hù)按運(yùn)行小方式下對(duì)本線路末端故障有靈敏度整定。

若按與相鄰元件的速動(dòng)段（光纖電流差動(dòng)保護(hù)/瞬時(shí)電流速斷保護(hù)）配合，動(dòng)作時(shí)間可整定為0.2s，但對(duì)于供電半徑短的線路存在誤動(dòng)的問題。對(duì)于保護(hù)1，延時(shí)電流速斷保護(hù)電流值按式（3）整定為2.205kA，其對(duì)于供電分區(qū)最末端的F母線故障（2.739kA）有不小于1.2的靈敏度，仍能起到遠(yuǎn)后備保護(hù)的作用。

當(dāng)C—F母線故障，保護(hù)1的延時(shí)電流速斷保護(hù)均會(huì)動(dòng)作，造成停電范圍擴(kuò)大。若按式（3）整定的延時(shí)電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍超出相鄰線路的末端，則必須與相鄰線路的延時(shí)電流速斷保護(hù)相配合。

若保護(hù)11的瞬時(shí)電流速斷保護(hù)整定為0.934kA，0ms，其上級(jí)線路的延時(shí)電流速斷保護(hù)整定值見表4。從表4中可見，保護(hù)范圍的伸長，必然導(dǎo)致動(dòng)作時(shí)限的升高。

表4 延時(shí)電流速斷保護(hù)整定值

2.4 零序電流保護(hù)

從表1、表2可見，由于接地變、接地電阻的零序阻抗比線路的零序阻抗大很多，同一供電分區(qū)，各母線單相接地短路電流幾乎相同。上下級(jí)零序電流保護(hù)同樣只能依靠時(shí)間級(jí)差配合實(shí)現(xiàn)有選擇性地切除故障，整定思路與相間短路保護(hù)的整定思路相同，具體可見DL/T 584規(guī)程。

3 主變35kV側(cè)保護(hù)

3.1 主變低后備保護(hù)

為使保護(hù)整定簡單，35kV可不配置獨(dú)立的分段保護(hù)，由低后備保護(hù)（圖2中保護(hù)0）聯(lián)跳分段斷路器。35kV母線并列運(yùn)行時(shí)，低后備保護(hù)第一時(shí)限跳分段斷路器以縮小故障影響范圍。

從2.2節(jié)分析可知，第二時(shí)限仍有1.8～1.9s，考慮35kV進(jìn)線斷路器拒動(dòng)的情況，在2s內(nèi)將主變與故障隔離，動(dòng)作跳主變兩側(cè)斷路器。

35kV母線分列運(yùn)行時(shí)，低后備保護(hù)跳分段斷路器并不能切除故障，所以第一時(shí)限跳35kV進(jìn)線斷路器，第二時(shí)限跳主變兩側(cè)斷路器。

3.2 主變限時(shí)電流速斷保護(hù)

從2.3節(jié)的分析可知，縮短時(shí)間級(jí)差后的低后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間仍有1.8～1.9s，而主變35kV側(cè)出口短路故障切除時(shí)間長，極易導(dǎo)致主變、開關(guān)柜損毀。為快速切除故障，增設(shè)一套限時(shí)電流速斷保護(hù)作為35kV母線的主保護(hù)，此保護(hù)與低后備保護(hù)的電流取自主變35kV側(cè)不同的電流互感器，且其直流電源與低后備保護(hù)的直流電源取自不同的直流母線。

主變限時(shí)電流速斷保護(hù)，按與饋出線的限時(shí)電流速斷保護(hù)配合整定，帶兩段動(dòng)作時(shí)限，最短1.2s即可動(dòng)作，動(dòng)作出口與低后備保護(hù)相同。

4 接地變零序電流保護(hù)

地鐵主變電所的接地變通常是接入35kV母線，其零序電流保護(hù)作為接地變單相接地故障的主保護(hù)和系統(tǒng)各元件的總后備保護(hù)，按DL/T 584規(guī)程的要求整定。但其動(dòng)作出口可按以下原則整定：

• 1）35kV母線并列運(yùn)行時(shí)，零序電流保護(hù)第一時(shí)限跳分段斷路器，第二時(shí)限跳主變兩側(cè)斷路器及接地變斷路器。
• 2）35kV母線分列運(yùn)行時(shí)，零序電流保護(hù)第一時(shí)限跳35kV進(jìn)線斷路器，第二時(shí)限跳主變兩側(cè)斷路器及接地變斷路器。

如圖3所示，考慮接地故障發(fā)生在主變35kV引線上（主變差動(dòng)保護(hù)區(qū)外），零序電流保護(hù)跳開35kV進(jìn)線、接地變斷路器后，故障仍然存在，變成不接地系統(tǒng)的接地故障，主變保護(hù)不能在第一時(shí)間把故障切除，可能發(fā)展成相間故障對(duì)主變?cè)斐筛鬀_擊，所以零序電流保護(hù)跳主變兩側(cè)斷路器。

圖3 主變35kV引線接地故障

5 母線保護(hù)

5.1 主變電所35kV母線保護(hù)

主變電所35kV母線的故障由主變低后備保護(hù)、主變限時(shí)電流速斷保護(hù)、接地變零序電流保護(hù)反應(yīng)。

5.2 降壓/牽引變電所35kV母線保護(hù)

35kV母線分列運(yùn)行時(shí)，降壓/牽引變電所35kV母線的故障由其上級(jí)變電所的出線保護(hù)反應(yīng)。35kV母線并列運(yùn)行時(shí)，投入分段保護(hù)以縮小故障影響范圍?？紤]保護(hù)配合的困難，分段保護(hù)只配置延時(shí)電流速斷保護(hù)，零序電流Ⅰ段保護(hù)。

整定值與其上級(jí)變電所出線的延時(shí)電流速斷保護(hù)，零序電流Ⅰ段保護(hù)的整定值相同即可，但其以上各變電所的延時(shí)電流速斷保護(hù)、零序電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間增加一個(gè)時(shí)限。

如圖2中B母線并列運(yùn)行，則保護(hù)0的延時(shí)電流速斷保護(hù)，保護(hù)1的延時(shí)電流速斷保護(hù)、零序電流Ⅰ段保護(hù)，接地變零序電流Ⅰ、Ⅱ段保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間均需調(diào)整。從2.3節(jié)分析可知，B母線分段保護(hù)對(duì)F母線故障仍有靈敏度，只能通過升高動(dòng)作時(shí)間實(shí)現(xiàn)有選擇性地切除故障。

6 結(jié)論

• 1）35kV線路的定時(shí)限電流保護(hù)采取縮小時(shí)間級(jí)差的方式，使主變低后備保護(hù)的最長動(dòng)作時(shí)間不大于2s。
• 2）35kV線路無法配置瞬時(shí)電流速斷保護(hù)，應(yīng)配置延時(shí)電流速斷保護(hù)，在光纖電流差動(dòng)保護(hù)退出時(shí)，有選擇性地快速切除故障。
• 3）主變35kV側(cè)配置獨(dú)立的限時(shí)電流速斷保護(hù)，快速切除主變35kV側(cè)出口故障。
• 4）主變低后備保護(hù)、主變限時(shí)電流速斷保護(hù)、接地變零序電流保護(hù)、35kV母線分段保護(hù)的動(dòng)作出口或整定值應(yīng)根據(jù)運(yùn)行方式的變化而調(diào)整以快速切除故障。