應配置獨立的主變限時電流速斷保護以快速切除主變35kV出口故障。主變限時電流速斷保護、主變低后備保護、接地變零序電流保護的動作出口應根據系統運行方式的變化進行調整。降壓/牽引變電所的35kV母線分段保護應根據運行方式的變化進行投退，與其相配合的保護整定值也應相應地調整。

1 地鐵35kV供電系統的特點

地鐵35kV供電系統多采用雙環網接線，多個35kV變電所鏈接成1個供電分區，每個供電分區從110kV主變電所引入2路電源。集中供電方式下的35kV供電系統與城市電網相對獨立，繼電保護配合較少，運行方式調整方便。

但是為避免電磁合環造成事故，35kV供電系統只能開環運行，這意味著35kV供電系統運行大、小方式相同（主變電所解列除外），繼電保護整定相對簡便。1個供電分區的變電所少則3～5個，平均距離在3km以內，供電半徑短、保護級數多，對繼電保護的配置及整定造成困難。

圖1 35kV雙環網供電系統示意

2 線路保護

2.1 瞬時電流速斷保護

對于供電半徑較短的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電流速斷保護會沒有保護范圍。以某地鐵35kV供電系統為例，其簡化接線如圖2所示，相關參數分別見表1、表2。

圖2 35kV供電系統簡化接線

表1 系統參數

表2 母線短路電流

表3 L和Kf、Kc的關系

2.2 定時限過電流保護

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

定時限過電流保護作為本線路的近后備保護及相鄰線路的遠后備保護，按躲最大負荷電流整定，所以它的靈敏度較高，保護范圍大。相應的上下級定時限過電流保護只能依靠時間級差配合實現有選擇性地切除故障。

以圖2中的B—F變電所的供電分區為例，保護0、1、3、5、7、9、11的定時限過電流保護動作時間應相配合。若保護11保護的元件是整流變壓器，就不需要與下一級保護相配合，其定時限過電流保護的動作時間可整定為0.3s。

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

相應的保護0、1、3、5、7、9的定時限過電流保護動作時間分別整定為2.2s、1.9s、1.6s、1.3s、1.0s、0.7s，作為35kV母線主保護及35kV線路遠后備保護的保護0切除故障時間大于2s。國家電網公司十八項電網重大反事故措施規定：“當短路電流大于變壓器熱穩定電流時，變壓器保護切除故障的時間不宜大于2s”。

可以通過縮短時間級差來解決保護0動作時間過長的問題。彈簧儲能操作機構斷路器的分閘時間一般小于60～80ms，采用全波傅氏算法故障檢測的保護出口時間在30ms左右，繼電器驅動時間一般為5ms左右，考慮一定的時間裕度，時間級差可以設置為200～250ms。

那么保護0、1、3、5、7、9的定時限過電流保護動作時間可分別整定為1.6s、1.4s、1.2s、1.0s、0.8s、0.6s。對于1個供電分區內有有4個變電所的時間級差可整定為0.25s，有3個及以下變電所的時間級差可仍為0.3s。

2.3 延時電流速斷保護

光纖電流差動保護易受光纖通道故障的影響而退出運行，此時通過定時限過電流保護切除故障時間較長。有必要配置延時電流速斷保護作為光纖電流差動保護退出運行時的主保護快速切除線路故障。延時電流速斷保護按運行小方式下對本線路末端故障有靈敏度整定。

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

當C—F母線故障，保護1的延時電流速斷保護均會動作，造成停電范圍擴大。若按式（3）整定的延時電流速斷保護的保護范圍超出相鄰線路的末端，則必須與相鄰線路的延時電流速斷保護相配合。

若保護11的瞬時電流速斷保護整定為0.934kA，0ms，其上級線路的延時電流速斷保護整定值見表4。從表4中可見，保護范圍的伸長，必然導致動作時限的升高。

表4 延時電流速斷保護整定值

2.4 零序電流保護

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，各母線單相接地短路電流幾乎相同。上下級零序電流保護同樣只能依靠時間級差配合實現有選擇性地切除故障，整定思路與相間短路保護的整定思路相同，具體可見DL/T 584規程。

3 主變35kV側保護

3.1 主變低后備保護

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

從2.2節分析可知，第二時限仍有1.8～1.9s，考慮35kV進線斷路器拒動的情況，在2s內將主變與故障隔離，動作跳主變兩側斷路器。

35kV母線分列運行時，低后備保護跳分段斷路器并不能切除故障，所以第一時限跳35kV進線斷路器，第二時限跳主變兩側斷路器。

3.2 主變限時電流速斷保護

從2.3節的分析可知，縮短時間級差后的低后備保護動作時間仍有1.8～1.9s，而主變35kV側出口短路故障切除時間長，極易導致主變、開關柜損毀。為快速切除故障，增設一套限時電流速斷保護作為35kV母線的主保護，此保護與低后備保護的電流取自主變35kV側不同的電流互感器，且其直流電源與低后備保護的直流電源取自不同的直流母線。

主變限時電流速斷保護，按與饋出線的限時電流速斷保護配合整定，帶兩段動作時限，最短1.2s即可動作，動作出口與低后備保護相同。

4 接地變零序電流保護

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

• 1）35kV母線并列運行時，零序電流保護第一時限跳分段斷路器，第二時限跳主變兩側斷路器及接地變斷路器。
• 2）35kV母線分列運行時，零序電流保護第一時限跳35kV進線斷路器，第二時限跳主變兩側斷路器及接地變斷路器。

如圖3所示，考慮接地故障發生在主變35kV引線上（主變差動保護區外），零序電流保護跳開35kV進線、接地變斷路器后，故障仍然存在，變成不接地系統的接地故障，主變保護不能在第一時間把故障切除，可能發展成相間故障對主變造成更大沖擊，所以零序電流保護跳主變兩側斷路器。

圖3 主變35kV引線接地故障

5 母線保護

5.1 主變電所35kV母線保護

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

5.2 降壓/牽引變電所35kV母線保護

35kV母線分列運行時，降壓/牽引變電所35kV母線的故障由其上級變電所的出線保護反應。35kV母線并列運行時，投入分段保護以縮小故障影響范圍。考慮保護配合的困難，分段保護只配置延時電流速斷保護，零序電流Ⅰ段保護。

整定值與其上級變電所出線的延時電流速斷保護，零序電流Ⅰ段保護的整定值相同即可，但其以上各變電所的延時電流速斷保護、零序電流保護的動作時間增加一個時限。

如圖2中B母線并列運行，則保護0的延時電流速斷保護，保護1的延時電流速斷保護、零序電流Ⅰ段保護，接地變零序電流Ⅰ、Ⅱ段保護的動作時間均需調整。從2.3節分析可知，B母線分段保護對F母線故障仍有靈敏度，只能通過升高動作時間實現有選擇性地切除故障。

6 結論

• 1）35kV線路的定時限電流保護采取縮小時間級差的方式，使主變低后備保護的最長動作時間不大于2s。
• 2）35kV線路無法配置瞬時電流速斷保護，應配置延時電流速斷保護，在光纖電流差動保護退出時，有選擇性地快速切除故障。
• 3）主變35kV側配置獨立的限時電流速斷保護，快速切除主變35kV側出口故障。
• 4）主變低后備保護、主變限時電流速斷保護、接地變零序電流保護、35kV母線分段保護的動作出口或整定值應根據運行方式的變化而調整以快速切除故障。