1、地铁35kV供电系统电压互感器及开关差动保护故障分析 南京地铁运营有限责任公司 摘要：本文结合作者多年来的工作经验主要阐述了地铁35kV供电系统电压互感器故障与开关差动保护故障分析，仅供参考。 关键词：轨道交通；交流35kV；故障分析 一、35kV供电系统电压互感器故障分析 在我国，地铁供电系统普遍都选用35kV的电压等级，而且因为城市建设以及地铁安全稳定运行的需要，其开关通常选用的是C-GIS中压开关，这类开关不仅具有占地面积小的特点，同时还能够免维修，为地铁的运行和维护带来了不小的便利，但同时也对其开关元器件提出了更高的质量要求，尤其是作为开关设备中较为薄弱的电压互感器，故障电压互感器如图
2、1所示： 图1 故障电压互感器 而在对其故障电压互感器进行解剖分析后，经过综合分析可以发现电压互感器内部中的一次绕组导线存在均匀烧毁现象，进而使其绝缘体发生开裂，并且导致高压对地击穿所引发的。 例如根据上海轨道交通3号线的电压互感器故障产生的一次熔丝屡次熔断故障来说，在充分结合其变压熔丝熔断的具体时间、地点、熔断相别、运行方式、操作以及其容抗和感抗比值的统计内容可以发现（如表2所示），该故障发生的原因大致分为两种情况，一种是空充单母线的操作情况下产生的，另一种则是在无操作情况产生的，从其故障产生时间上来看，故障产生可能是在操作时产生的，也可能是列车收发车或者运行高峰期产生的。 表1 35kV变
3、压熔丝熔断记录表 初步分析故障的产生有可能是倒闸操作所引发的，这主要是因为倒闸操作流程如果不合规定就会产生工频位移过电压。同时还与列车运行及其35kV系统参数匹配有联系，因为牵引变的整流器会产生大量谐波，经过相关测量也证明了牵引变的整流器是3号线35kV系统谐波主要来源，而且随着列车收发车和运行高峰期的到来，35kV系统上的谐波频率强度在不断发生变化，其系统参数也在发生变化，当这两者的自振频率一致，并且蕴含激发因素，那么就会产生谐振过电压。因为3号线的35kV系统属于小电流接地系统，产生这类故障的原因可以分为非谐振原因和谐振原因。但是3号线不存在线路接地现象，因此其故障的产生原因主要考虑谐振，
4、这种谐振又包括工频位移过电压和谐波谐振过电压，其中前者与倒闸操作和35kV系统运行方式有联系，后者与列车运行情况和系统参数匹配有联系。除此之外，还可以利用在线录波分析方式对故障进行分析，先通过测试地铁35kV网络，以判定其中存在直流分量，并且其大小在不断变化，然后按照稳态直流分量进行在线录波，以进行可定量分析。再通过对地铁多点的电压互感器进行二次采样录波，确定暂态直流分量状况，接着利用对电容量的计算以及放电回路的确定，得到直流电流与额定电压下以此励磁电流的关系，最终分析出故障情况。 二、35kV供电系统开关差动保护故障分析 1.故障描述及影响： 10月25日凌晨，二号线高压工班按照计划对马群车
5、辆段35KV段设备检修。1：00左右，OCC电力调度开始对马群站进行倒闸操作，当拉开马群站101进线开关、合上100母联开关3秒钟后，马群车辆段102开关报“P521差动保护动作”信号并跳闸，造成马群站、钟灵街站35KV两路电源全部失电。故障发生后，为了避免马群和钟灵街站陷于无电状态，检修人员立即中断作业恢复马群站35KV段供电。11月1日，工班补报计划准备完成10月25日的工作，在倒闸操作时再次发生102开关跳闸故障 2.故障处理经过 ： 10月25日发生差动保护故障后，检修人员按照惯例检查电缆绝缘和保护装置。电缆经检查绝缘正常，通过笔记本与102开关的P521装置相连始终不能建立通讯，而1
6、02开关的另一端马群主所323开关P521没有发现故障波形和事件，因此判断为马群车辆段102开关P521装置误发差动信号所致（2010年9月，苜蓿园101与明故宫103之间发生过P521误发跳闸信号的故障），102开关在更换装置后投入正常使用。11月1日再次发生跳闸后，我们把故障范围缩小至102开关的CT二次侧至P521装置之间的二次回路上。通过继保装置在CT二次侧加载0.1A（500/1）的电流，在P521装置上B、C相电流显示均为50A，而A相显示为相差较大的不稳定值。 A相电流在14-50A之间间断性波动。为进一步查找故障点，直接在P521上加载电流，三相电流均显示50A 。最后确定是“
7、电流互感器二次过电压保护器”A相有接地现象，更换后重新试验均正常。 3.故障原因分析： 电流互感器二次过电压保护器是并接在CT与保护装置之间的，用于防止互感器开路产生高电压。马群站在拉开101开关合上100母联开关3秒后，马群站及钟灵街站400V设备瞬间切换产生较大电流，由于过电压保护器分流，使得加载在马群主所323开关和车辆段102开关P521上的电流不平衡，并且达到差动保护启动的定值。正常供电时，两路分列运行，即使保护器损坏由于电流偏小并不会导致故障发生。 4.经验教训 差动保护动作故障的发生，最典型的就是电缆绝缘损坏。但2号线保护装置自身误动作的情况也时常发生，我们在处理类似故障的时候往往把注意力放在这两方面。事实证明我们在处理故障的思路还不够开阔，对元器件自身损坏造成的可能故障认识不深。第 4 页 共 4 页
