电流二次回路缺陷引起差动保护误动作分析及防范措施

路建荣

摘要：在国内城市轨道交通供电系统中，多次发生因电流二次回路缺陷引起保护误动作。电流二次回路接线的正确性是继电保护装置正确动作的基础,在此基础上继电保护装置才能正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生故障,是区内故障还是区外故障.文章通过采取现场调试遇到由于电流回路缺陷情况引起继电保护装置误动作事故进行分析,证实了电流回路极性错误是造成差动保护误动的直接原因,并结合事故措施提出了相应的防范措施。

关键词：电流二次回路；城市轨道交通；极性；差动保护

引言

城市轨道交通供电系统中，二次回路是继电保护的重要组成部分，二次回路的正确接线直接关系到系统测量和继保保护动作的可靠性，如果把整个供电系统比作一个人体，一次系统是人体的骨骼和器官，那么二次系统就是人体的血管和神经，在整个供电系统中发挥着不可替代的作用。二次回路涉及电流互感器、电压互感器、电源回路、控制和信号回路等，具有接线复杂、环节较多、缺陷隐蔽不易察觉的特点。近年，我国城市轨道交通发展迅速，城市轨道交通的可靠运行更是尤为重要，所以二次回路的正确可靠性不可忽视，在现场的调试中发现，由于电流二次回路两点接地、开路、短路、极性接反、接线错误等造成继电保护误动作的情况时有发生，电流二次回路缺陷已经成为影响继电保护可靠动作的关键因素，在此主要分析电流二次回路极性接反引起差动保护误动作。

1差动保护电流二次回路

要分析电流二次回路极性对差动保护的影响，首先要了解线路差动保护的基本原理。差动保护具有选择性好、灵敏度高等优点，纵联差动保护的动作原理是基于比较线路保护两端电流的大小和相位。一般来说，线路纵联差动保护分位两种类型：（1）环流法差动电流保护：特点是线路两端的电流二次回路按照同极性关系连接,规定电流方向由母线流向线路为正方向，在正常运行状态和发生外部故障时，二次回路中有电流流过，当不考虑线路的电容电流和不平衡电流，则线路两端电流互感器二次回路中的电流相等，此时继电器中的电流为零，保护装置不动作。（2）均压法差动电流保护：特点是将线路两端的电流回路按反极性关系连接，这样在正常运行和外部故障时，差动回路中没有电流流过，继电器不动作。城市轨道交通供电系统中的差动保护是有电流互感器、差动保护装置、差动光纤组成，两侧差动保护装置通过线路两侧的电流互感器测量流经两端的电流大小和方向并通过差动光纤将电流信息传给对方，保护装置在发送与接受数据的同时进行计算，并与定值进行比较判断是否满足动作要求。

2电流互感器极性对保护的影响

2.1电流互感器的极性分析

图1中电流互感器有 一次绕组和 二次绕组，一次绕组中的电流为 ，二次绕组中流过的电流为 ， ， 为同极性端子，此时，一次电流 由 流向 ，则二次电流 由 流出电流互感器，由 流入电流互感器。当流互二次接线错误的时候，一次电流流向不变，二次电流 由 流出电流互感器，由 流入电流互感器，此时即电流互感器的极性反接，流经保护装置的电流也与正常情况下大小相同，方向相反。

2.2电流二次回路极性错误造成的差动保护误动作

在
图2的供电方式中，当发生区内故障时， 为流过A站的电流， 为流过B站的电流，规定母线流向线路为电流的正方向。

由于差动电流 为两侧电流的向量和即 。制动电流为两侧电流的向量差 。比率制动动作特性如图3所示，阴影区为动作区，非阴影区为不动作区。

为相应差动元件的动作定值门槛， 为相应差动元件的比率制动系数。其动作特性可以表示为： ， 。当为区内故障时，两侧电流的方向与规定的正方向相同。此时 ，动作电流等于短路点的电流，动作电流很大。而制动电流很小 ，小于短路点电流，如果两侧电流幅值相等的话，制动电流甚至为零。因此工作点落在动作特性的动作区，差动继电器动作。

在本文中我们主要分析是在没有故障的情况下，由于电流互感器二次接线错误导致极性接反引起的差动保护误动作。如图4，在正常情况下， B站流过的一次电流与规定的正方向相反，同样A站与B站二次电流大小相等，方向相反。如果忽略电容电流的影响，则 。因而动作电流 ，制动电流 。制动电流是二倍的短路电流，制动电流很大，因此工作点落在动作特性的不动作区，差动继电器不动作，但如果由于两端如果有一个电流互感器的二次侧接线错误造成极性反接就会引起流经保护装置的电流与对侧保护装置采集到的电流幅值相等，方向相同，就会造成两端差流值 不为零而约为 ，同时制动电流 几乎为零，从而引起保护差动保护动作。

3防范措施

由于厂家接线错误和施工和试验人员的大意造成电流互感器极性错误引起线路差动保护误动作的情况时有发生，为了防止此类事故的发生，在新安装或更换电流互感器时，要认真核对图纸，检查电流互感器的型号、变比及二次接线是否正确，利用互感器综合测试仪测试电流互感器的极性，确认保护装置和流互的配合关系，尤其要注意在供电系统中不同型号和产品的设备联络供电时由于产品存在设计差异极性可能不满足正线保护设计要求，要先确定其极性配合关系。

结语

作为城市轨道交通主保护的纵联差动保护，应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。但离不开与电流二次回路的密切配合，往往由于二次回路接线错误、电流互感器二次回路接线错误引起极性错误等原因造成差动保护误动作的情况时有发生，给地铁行车安全造成重大影响。所以提前发现存在的隐患，防止此类事故的发生将对提高地铁安全可靠供电具有重要意义。

参考文献

[1]贺家李,宋从矩.电力系统继电保护原理（增订版）[M].北京:中国电力出版社，2004.

[2]王维俭.电力系统继电保护基本原理[M].北京:清华大学出版社，1995.

[3]郭征,贺家李.输电线路纵联差动保护的新原理[J].电力系统自动化,2004,28(11):1-5.