王京浩
（中铁十二局集团电气化工程有限公司，天津300308）
在牵引变电所中，联跳保护为重要保护装置，需要保证动作的灵敏性和可靠性，以便为列车安全运行提供保障。实际在直流电气化铁路中，配备了大量1500 伏断路器，在联跳保护动作后可以自动启动重合闸，保证装置正常工作。结合实践可知，该类断路器可能发生联跳闭锁重合闸异常，造成装置无法可靠动作。因此，还应加强1500 伏断路器联跳闭锁重合闸启动研究，以便为供电系统安全提供保障。
1 1500 伏断路器联跳保护分析
在列车接触网供电方面，需要由牵引变电所直流开关柜提供1500 伏电源。在系统发生短路故障的情况下，开关柜将结合故障电流大小进行保护装置动作启动，促使相应断路器得到断开，使故障设备得到切除，从而为供电设备运行提供安全保障[1]。从断路器联跳保护原理上来看，实际为针对开关提供的后备保护。在列车牵引供电中，依靠双边供电。接触网接地发生短路，靠近故障点断路器将先发生动作跳闸。与此同时，稍远保护装置可能因检测到的故障电流过小而不启动。对保护装置动作进行联跳，向稍远装置发送跳闸指令，能够使故障点两侧同时跳闸，从而消除线路存在的安全隐患[2]。在联跳保护动作期间，在线路未发生短路故障的情况下也可能发送跳闸指令，导致馈线断路器跳闸，从而引发大范围中断供电问题，造成故障影响较大。如果采用人工方式进行联跳保护解锁，接触网将采用单边供电方式，两端存在电位差，列车经过可能引发电弧放电问题，造成运行可靠性受到影响。在连锁解除后，一旦发生故障将造成直流侧缺乏保护，继而引发严重事故。针对这一问题，在断路器发生连锁跳闸后，保护装置将自动进行闭锁测试，确定满足启动条件后自动启动重合闸。按照理论条件，主跳断路器处于非框架保护外，发生跳闸动作后都能自动启动重合闸。
2 1500 伏断路器联跳闭锁重合闸启动
在1500 伏断路器联跳动作发生后，可能出现闭锁重合闸异常，造成重合闸无法自动启动。为保证断路器保护功能可以正常发挥，还要加强闭锁重合闸的原因分析，以便通过装置改造实现重合闸启动功能。
2.1 案例分析
某列车供电区包含A 和B 两个牵引站，区域内馈线断路器因联跳保护发生跳闸后，保护装置将自动进入重合闸启动程序，在闭锁测试条件满足情况下自动合闸。但从实际运行情况来看，某列车正线1500 伏断路器在非框架保护动作跳闸后，出现了重合闸闭锁情况。从断路器显示的故障信号来看，联跳信号使得K18 继电器受电。随后接通辅助接点，使得K101 继电器将信号传递给断路器DPU96，引发装置跳闸。按照装置工作要求，需要在接收到500ms 及以上信号脉宽后可以判断为框架保护，不启动重合闸，否则将执行启动重合闸操作。
2.2 重合闸闭锁原因分析
为确定重合闸闭锁原因，需要利用断路器接收到的脉冲信号进行闭锁测试。测试采用的工具为NEC 示波器，能够达到0.1ms 的检测精度。从测试过程来看，就是要在断路器检测电流输入的二次端完成一次电流模拟。针对断路器的不同保护类型，需要各进行10 次测试，利用示波器完成脉冲波形显示，并对平均值进行记录。
2.2.1 因素排查
在对联跳闭锁绝对性因素展开分析时，可知联跳保护可能受到触点动作、电压波动和脉冲宽影响。从测试结果来看，断路器保护装置拥有相同脉冲，宽在295ms 左右，大电流脱扣的脉冲宽约292ms。在电平均为24 伏的情况下，脉冲宽相差不到1%。由此可见，断路器提供的脉冲宽能够保持稳定。在断路器型号相同的情况下，最大脉冲宽平均值误差不超过0.25%，由此可见重合闸是否启动对保护装置无明显影响。在非框架保护条件下对脉冲宽接收情况进行校验，在断路器发送脉冲信号后，传输途中将流经线路和继电器。加强脉宽衰减校验，具体对3 公里和5 公里线路区间进行测试，能够发现3 公里内接收到的脉冲宽平均能够达到276.4ms，衰减能够达到5.4%左右。在5 公里区间内，脉冲宽平均277.6ms，衰减5.1%左右。由此可知，脉冲宽衰减与传输距离无关，还要确认是否与继电器有关。在联跳脉冲发送后，经过的继电器将发生常开、常闭触点动作。K18 需要9ms完成接通，进行断开动作需要2.5ms。而K101 常开动作需要27ms，常闭动作需要24ms，失电断开需要17ms，失电连通需要22ms。因此在脉冲传送的过程中，脉冲宽可能受到继电器动作时间特性的影响。但通过时序分析发现，接收端联跳脉冲宽为292.5-9-27+2.5+14=276ms，与校验得到的测试结果相符，由此可知继电器动作也不会给脉冲宽带来影响。
2.2.2 原因确认
排除动作因素给继电器联跳脉冲宽的影响，还要确定电源电压波动能否给脉冲接收端产生影响。在继电器瞬间动作中，电压波动可能引发特性时间变化。K18 和K101 继电器分别配备24 伏和110 伏的直流电，在电压监控方面需要将整定值控制在-10%到+10%范围内。如果电压降低10%，测试可以发现脉冲宽为255ms。在电压提高10%的情况下，脉冲宽为278ms。由此可见，在电压发生波动的情况下，脉冲宽在255-278ms 范围内发生变化，不会给闭锁重合闸的启动带来过大影响。为确定不同脉冲宽对重合闸闭锁触发的影响，需要对接收端在不同脉冲宽下的重合闸启动情况进行校验。结合之前排除的因素可知，脉冲宽不受传输距离的影响，因此可以直接完成不同脉冲宽的输入。采用时间继电器对24 伏脉冲宽进行调节，完成断路器联跳信号的模拟分析，确定调节的脉宽范围在205-403ms 范围内。对脉宽进行监测可以发现，在断路器保护装置发生闭锁的情况下，脉冲宽在235-340ms 内将导致重合闸不稳定。由此可见，重合闸的启动和闭锁将受到脉冲宽影响。从总体上来看，电源电压波动和脉冲宽调节都将给重合闸启动带来影响。但相比较而言，电压波动并非是决定性因素，脉冲宽才会给重合闸是否启动带来根本影响。
2.3 改造措施
结合上述分析结果，为保证联跳保护作用能够正常发挥，断路器闭锁重合闸启动程序能够得到顺利触发，还要对保护装置进行改造。具体来讲，就是针对断路器发送脉冲宽无法确保重合闸启动的问题，分析得到能够保证启动的脉冲宽。采取该种措施，能够在保证断路器顺利跳开的同时，不影响装置后续可靠启动。考虑到断路器在90ms 完成标准分闸，发送脉冲经历9+24+10+90=133ms 动作事件才能完全分闸，在脉冲宽为200ms的情况下闭锁一定无法发生。为使K18 受电时间锁定为200ms，需要在继电器上并联时间继电器，从而提供固定脉冲宽，保证重合闸顺利启动[3]。实施方案需要在正线牵引所直流1500 伏馈线柜进行改造施工，完成相应时间继电器安装，选用的继电器工作范围在100ms-500ms 之间，型号为3RP1525-1AP30。为确认方案实施效果，需要对断路器大电流脱扣跳闸故障进行模拟，确定断路器动作情况。从验证结果来看，保护装置能够100%实现重合闸启动，各馈线断路器也未发生闭锁问题，因此能够保证改造效果。
3 结论
综上所述，联跳保护动作的发生尽管能够加强供电设备保护，但还需要在满足条件情况下及时启动重合闸，以便减少大范围中断供电问题的发生。因此针对联跳闭锁重合闸问题，还要加强原因分析，确定闭锁机理。从分析结果来看，脉冲宽波动为闭锁的绝对性因素，通过加装时间继电器能够得到固定脉冲宽，因此能够使联跳闭锁问题得到解决。
