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摘要：基于福州地铁2号线桔园洲牵混所401、402断路器同时故障跳闸导致全所400V失电影响了列车运行，本文详细的分析了400V两段进线柜同时跳闸的原因，并对400V保护逻辑进行细致的分析，从而找到了应对400V进线开关柜两段同时跳闸的处理方案。

关键词：福州地铁2号线；400V交流进线开关柜；中性点接地；跳闸

对于福州地铁2号线而言，400V直流开关柜及保护等设备均由镇江默勒电器有限公司供货。400V进线柜、母联柜断路器均采用三相触头同步分合闸模式，零序线路在一、二段之间采用母排直接相连无中断点，因此会导致零序电流在两段零序电流互感器同时流过，会导致实际无故障电流的进线柜误判，从而导致跳闸范围扩大。因此，研究400V进线开关柜接地故障导致的误跳闸的原因和处理方法在日常的运营中显得尤为重要。

一、福州地铁2号线400V进线开关柜接地故障跳闸原因分析

由现场情况可知，401断路器故障电流为：IA（A相电流）=425A，IB（B相电流）=404A，IC（C相电流）=425A，In（零序电流）=1790A，Ig（接地电流）=1790A，接地故障设计定值为Ig（接地电流）=1000A，T（延时）=0.4s，采样电流值达到设计定值，延时满足定值要求，故401跳闸。

由现场情况可知，402故障电流为：IA（A相电流）=8058A，IB（B相电流）=8213A，IC（C相电流）=569A，In（零序电流）=1077A，Ig（接地电流）=2655A，接地故障设计定值为Ig（接地电流）=1000A，T（延时）=0.4s，采样电流值达到设计定值，延时满足定值要求，故402跳闸。

由上述故障电流可以得出，402断路器A、B相接地短路，短路电流激增，导致接地电流和零序电流同时增大，401断路器A、B、C三相电流平衡，不会产生接地电流，因此401断路器跳闸为二段接地故障影响所致。

（一）400V保护与零序电流互感器配合存在不足

由L14-1开关设计定值单及现场定值设置情况，经专业分析讨论得出，越级跳闸原因为：L14-1开关由于下端密集母线槽击穿造成金属性短路接地故障，故障电流未引起电流速断保护动作（该断路器设计无接地保护，故针对接地故障主保护为电流速断保护），电流速断定值为4800A，延时为0s。由于L14-1开关电流速断保护定值大，故障发生时电流激增未达到速断定值，而401、402断路器接地保护定值较小，接地保护定值为1000A，且只有0.4s延时，在该延时到达时，故障电流仍未达到4800A，故401、402断路器发生越级跳闸。

由图1示意图可知，当L14-1馈线发生A、B相接地短路时产生大电流流向大地，由于零排和地排在接地极处相连于一点，因此接地电流会由大地经400V一、二段零排分别经过一段零序电流互感器、二段零序电流互感器，最后回到二号配电变压器中性点。由上述电流流向我们可以判断出，无论是一段还是二段发生接地短路故障，如果馈线断路器的电流速断没有达到启动定值，从而产生了零序电流，故障跳闸范围就会扩大为两段进线柜全部跳闸，导致本站400V全部失电，仅能通过蓄电池供电维持设备运行，因此会严重影响列车的运行，给运营中的地铁增添了严重的隐患。

由上述分析可以知道，导致本次400V开关柜扩大范围跳闸的主要原因就是接地线和零线在接地极处共排，且一段变压器中性点与二段变压器中性点分别接地，并且直接相连。导致故障侧接地电流会分别流经一段零序电流互感器和二段零序电流互感器，使400V保护与零序电流互感器之间的配合出现误判段，跳开了无故障侧的进线断路器。

（二）400V进线开关柜保护与馈线开关柜保护间的配合问题

由图2低压环控馈线柜定值单和现场设备安装情况可知，桔园洲站的400V低压环控馈线柜的瞬时跳闸故障的定值为4800A，由于低压环控馈线柜的接线方式为密集母线槽式接线，因此低压环控馈线柜均无零线，无法配置接地保护。由图3 400V进线柜定值单和现场设备安装情况可知，桔园洲站的400V进线柜接地故障的定值设置为1000A，无延时。因此当出现环控馈线柜短路接地故障时，且接地电流在1000A到4800A之间时，此时馈线开关柜保护无法瞬时动作，400V进线开关柜一段和二段会同时采集到接地电流，导致一段和二段的400V进线柜接地保护跳闸，从而引起了全所400V失电故障。由上述说明中我们可以推断出如果接地故障发生在进线断路器与环控断路器之间时，此时接地电流如果高于1000A，由于一段、二段零排互通，同样会导致两段进线柜同时跳闸，扩大了故障范围，导致全所400V失电故障。综上所述，400V进线开关柜保护与馈线开关柜保护之间存在定值配合问题，400V进线开关柜保护与一段、二段零排互通的实际情况存在保护误判段问题。

二、400V进线开关柜接地故障跳闸应对策略及处理方案

（一）更改接地方式防止进线断路器误跳

通过对比图1和图4可知，当400V馈线断路器下端发生接地短路或者400V馈线断路器与进线断路器之间发生接地短路时，此时接地电流只会流向故障侧变压器中性点，因此另一段的零序电流互感器不会再采集到零序电流，此种接线方式能够有效的防止进线断路器误跳。目前福州地铁新线建设已经全部采用图4所示的接线方式。

（二）更换四项含零序断路器防止进线断路器误跳

目前地铁400V断路器普遍用三相断路器，因此会导致母联断路器的零排使一、二段零排互通，导致上述的进线断路器误跳故障。目前市场上存在四相断路器，此断路器的优点为母联断路器的零排处存在断点，因此一、二段零排不存在互通现象，此种断路器能够有效的防止进线断路器误跳。

（三）更改400V进线断路器定值防止进线断路器误跳

由于一、二两项解决方案均需要对设备进行大范围整改，需要足够的时间才能完成。因此我方与设计院进行沟通，通过对如图5所示的定值单进行调整，通过关闭接地故障功能来防止进线断路器误跳，利用短延时功能代替接地短路功能，从而能够有效的防止进线断路器误跳。

通过上述400V进线开关柜接地故障跳闸应对策略及处理方案可以知道，新线的建设可以采用图5所示的接地方式，采用四相母联断路器代替三相母联断路器，从而有效的避免进线断路器误跳的情况。已运行的地铁线路可以采用调整保护定值的方式来临时解决断路器误跳的故障，达到保障设备稳定运行的要求。

参考文献：

[1]水利电力部西北电力设计院. 电力工程电力设计手册电气一次部分［M］.北京：中国电力出版社，2012.