鐵道電氣化畢業(yè)論文

1、中南大學函授生畢業(yè)論文題 目：田林變電所投入串補后對田林211饋線的影響學生姓名：李植建指導老師：辜賢江專業(yè)班級：鐵道電氣化完成時間：2004年5月24日目錄第一章 摘要41引言5第二章 串聯(lián)電容補償裝置的工作原理52.1基本原理52.2主接線72.3串聯(lián)電容補償裝置的保護8第三章 田林212饋線串聯(lián)電容補償裝置及相關設備參數(shù)103.1田林變電所內的串聯(lián)電容補償裝置103.2 裝設于潞城站區(qū)間的串聯(lián)電容補償113.3 接觸網類型123.4變電所所內設備12第四章 串補對接觸網的影響134.1 裝設串補裝置后造成接觸網硬點產生，易產生大電流和電弧134.2 串聯(lián)電容補償裝置可能造成諧振134.3

2、 增加了對串聯(lián)電容補償裝置的維修、管理的不方便13第五章 串補對牽引變電所保護裝置的影響145.1 串聯(lián)電容補償裝置造成饋線保護裝置拒動145.1.1牽引變電所饋線保護裝置wkh3a的工作原理145.1.2串聯(lián)電容補償裝置造成饋線保護裝置拒動145.2串聯(lián)電容補償裝置造成故障測距裝置錯誤17第六章 改進措施176.1主接線的改進176.2變電所保護裝置的改進186.2.1 饋線保護改進算法186.2.2 擴展饋線阻抗保護的保護范圍186.2.3 使用輔助參數(shù)對故測距離進行判斷18第七章 結論19第一章 摘 要本文通過對具有代表性的田林變電所211饋線上的串聯(lián)補償裝置的工作原理、主接線、控制回路

3、等進行研究，分析串聯(lián)補償裝置對接觸網、電力機車、牽引變電所的影響，并提出通過修改串聯(lián)電容補償裝置的主接線、修改保護裝置整定值和應用新技術等綜合措施，在保證提高接觸網電壓效果不變的情況下，使串聯(lián)電容補償裝置的不良影響降到最小。關鍵詞 串聯(lián)電容；提高網壓；綜合措施引言南昆鐵路于1997年11月30日全線開通投入運營，屬于國家級電氣化鐵道干線，是西南地區(qū)貨物出海的大通道，開通以來，運輸?shù)呢浳锍史哆f增，客貨運量增長速度較預期快很多。隨著列車對數(shù)、運行速度和牽引噸數(shù)的提高，使得南昆線原有的設計已不能滿足運輸增長的需要，牽引供電系統(tǒng)作為電氣化鐵路主要組成部分，隨著列車密度的增加、牽引噸位的提高，牽引供電

4、系統(tǒng)在設計中存在的問題就突現(xiàn)出來，成為了限制南昆線運輸能力的主要“瓶頸”，由于南昆線地處山區(qū)、坡度大的特點，線上列車密度增加、牽引噸位提高后，接觸網網壓過低尤為明顯，多次造成列車坡停事故，根據存在的這一主要問題，1999年，鐵路局進行了南昆線牽引供電系統(tǒng)擴能工程改造，采取了更換大容量主變壓器、載流承力索以及在饋線上增加串聯(lián)電容補償裝置等一系列措施。改造之后，確實解決了南昆線運能這一主要矛盾，但是由于安裝了串聯(lián)電容補償裝置，出現(xiàn)的這樣的問題：其主要表現(xiàn)為容易燒斷接觸網分段處導線和引起分段器擊穿、影響牽引變電所饋線阻抗保護和故測儀精度、使機車承受過高電壓、增加了維修、管理的不方便等幾方面。由于這些

5、影響往往伴隨著牽引供電系統(tǒng)故障（如接觸網短路）的出現(xiàn)，往往被歸結為故障造成的影響，而沒有對串聯(lián)電容補償裝置在其中發(fā)揮的作用進行綜合分析。本文針對這些問題并通過長期在串聯(lián)電容補償裝置運行方面進行研究，以比較具有代表性的田林變電所211饋線串聯(lián)電容補償裝置為例，對串聯(lián)電容補償裝置產生的影響及如何減少影響的若干問題專門作了探討。第二章 串聯(lián)電容補償裝置的工作原理供電系統(tǒng)由于阻抗及負荷而導致供電電壓降低，其降低的數(shù)值稱為電壓損失。牽引系統(tǒng)的電壓損失主要由兩部分組成：牽引變電所的電壓損失和牽引網的電壓損失。牽引變電所的電壓損失主要為主變的繞組上的電壓降和一、二次電磁互感產生的能量損失，當二次側負荷達到額

6、定時，由于電流的增大，在主變二次側繞組產生的壓降就更加大，隨著南昆線運能不斷增加，牽引負荷已達到或超過的牽引主變的額定容量，因此路局在1999年的擴能改造中，把南昆線9個變電所的主變更換到大容量、節(jié)能型變壓器，這是減少牽引變電所電壓損失的主要措施。牽引網的電壓損失主要受接觸網材質、懸掛方式，供電臂長度、列車密度的影響。當供電臂長度、接觸網材質、懸掛方式一定時，牽引網電壓損失隨著牽引負荷的增大而增大。現(xiàn)實中的運量增長使牽引負荷的增大和電力系統(tǒng)供電電壓的不穩(wěn)定，在實際運行中常常可能出現(xiàn)牽引網電壓低于電力機車最低允許電壓的情況，機車不能運行，尤其在百色以西下行方向，由于上坡，往往造成機車坡停。2.1

7、 基本原理我國電氣化鐵道運行經驗證明，必要時在牽引變電所二次饋線上串聯(lián)電容補償是改善牽引網電壓行之有效的方法，這是由于牽引負荷造成的電壓損失主要是電感性的，所以，若在供電臂的始端或中間串入集中式電容器，就可以減少電壓損失，達到提高供電臂電壓水平的目的。為了便于分析，設牽引變電所裝設單相接線牽引變壓器，則牽引供電系統(tǒng)的等效電路如圖1.1所示。圖1.1 牽引供電系統(tǒng)等值電路圖其中，rjx為牽引網阻抗，xt為牽引變壓器電抗，xc為串聯(lián)補償電容器組電抗，i為牽引負荷電流，功率因數(shù)為cos。未投入串補時，牽引供電系統(tǒng)的電壓損失為 u=i rcos+( xt+x)sin (v) （11）補償后，牽引供電系

8、統(tǒng)的電壓損失為 u=i rcos+(xt+xxc)sin (v) （12）由式 (1-2)減式(1-1)，可得牽引負荷電流通過串聯(lián)電容器組時的電壓損失為 uc= uu=ixc sin (v) （13）串聯(lián)電容器組的補償作用如圖1.2所示。圖1.2 串聯(lián)電容器組的補償作用通過分析式（1-3）可知，由于容抗xc 的符號與感抗xt、x相反，抵消xt、x中的一部分，使得牽引網總的電抗值變小，由電抗造成的電壓損失也相應減小，故牽引網電壓的提高。由圖可看出，裝設串聯(lián)于供電臂的電容器補償?shù)碾妷涸诎惭b處提高了uc值。由式（1-3）可知，牽引負荷電流i通過電容器組時產生的電壓損失u為負值，也表明在牽引饋線中串聯(lián)

9、電容器組之后，供電臂電壓得到補償，并且與饋線電流成正比。饋線電流（機車取流）越大，補償越多；饋線電流越小，補償越少；饋線電流等于0，補償為0（不補償）實現(xiàn)無慣性補償電壓。這正是改善供電臂電壓水平所需要的特性，亦即串聯(lián)電容補償?shù)耐怀鰞?yōu)點。2.2主接線串聯(lián)電容補償裝置的容抗與牽引網的感抗串聯(lián)，雖然能夠使牽引網電壓得到補償，但也使牽引網短路時回路總阻抗減小。因此，如果不對串補電容補償裝置采取必要的措施，那么牽引網短路電流穩(wěn)態(tài)值可能很大。當該短路電流流經串聯(lián)補償電容時，電容器上的電壓可能升高到危及極板間絕緣的數(shù)值。所以，必須針對這種情況采用適當?shù)谋Ｗo措施，以便在串聯(lián)補償電容器上將要出現(xiàn)危險過電壓時，能

10、夠瞬時地把串聯(lián)補償電容器組旁路，撤出短路電流回路。串聯(lián)電容補償裝置的主接線方式，必須滿足上述保護措施的要求；同時還必須滿足便于電容器組的投入、撤出運行以及試驗、維護的安全要求。可滿足上述要求的串聯(lián)電容補償裝置的典型主接線方式如圖2.1所示。圖2.1主要由串聯(lián)補償電容器組c、隔離開關g1、g2、g3、保護間隙jx、旁路斷路器dl、阻尼電阻r、阻尼電抗器l和電流互感器lh等組成。當串聯(lián)補償電容器組c撤出運行時，g1、dl閉合，g2、g3斷開，牽引供電臂中無串聯(lián)電容補償；當投入c運行時，g2、g3閉合，g1、dl斷開，牽引供電臂中有串聯(lián)電容補償。2.3 串聯(lián)電容補償裝置的保護在串聯(lián)補償電容器組c投入

11、運行的情況下，當牽引網或電力機車短路時，只要電容器組的電壓升高到一定值，保護間隙jx就被擊穿，給短路電流形成一個旁路回路。如果是電力機車內部短路，機車主斷路器跳閘后，牽引變電所饋線斷路器可能不跳閘，保護間隙的電弧將由其他電力機車的負荷電流維持，這將導致保護間隙故障。為避免這種情況，串聯(lián)電容補償裝置要加裝旁路斷路器。只要保護間隙回路存在電流，該斷路器就能合閘。電容器上經常出現(xiàn)過電壓會使其壽命縮短。因此，應適當降低保護間隙的整定值，使它不超過3倍電容器額定電壓。保護間隙的整定電壓值也不能小于一定數(shù)值，以免擊穿次數(shù)過多，引起電容器組頻繁放電。一般取保護間隙整定電壓值不小于2.5倍電容器額定電壓。這樣

12、整定后，保護間隙將在該供電臂發(fā)生短路的第一個四分之一周期內擊穿。此時電容器組先是被擊穿的保護間隙隨后改由合閘的旁路斷路器旁路，并被撤出短路回路。這整個與牽引網無串聯(lián)電容補償時發(fā)生短路情況幾乎沒有什么區(qū)別，短路電流也受到了限制。旁路斷路器dl是由接于保護間隙回路電流互感器lh二次測的電流繼電器常開接點閉合而合閘的。為了避免損壞保護間隙，無論其回路電流數(shù)值多大，旁路斷路器都應合閘。為了說明阻尼電阻r和阻尼電抗器l的作用原理，將圖2.1畫成圖2.2。圖2.2其中l(wèi)1表示回路連線的分布性電感。當保護間隙jx被擊穿時，或者當旁路斷路器dl合閘時，電容器組c放電。在放電回路中總具有分布性電感，其值約為每米

13、導線1.0微亨2.5微亨。如果放電回路的總電阻大于臨界阻抗值2，則放電過程具有非周期性。如果放電回路的電阻很小，則回路的總電阻很小，電容器的介質損失也很小，則回路的總電阻可能小于2，放電過程將是周期性的，放電電流頻率可達1khz，其峰值可達數(shù)千甚至數(shù)萬安培，視具體參數(shù)而定。而且，放電過程衰減緩慢。這種放電電流頻率高、峰值大、衰減緩慢的放電方式，對電容器的運行壽命是極為不利的。必須另加電阻r以到達限流作用，并盡可能將放電過程轉變?yōu)榉侵芷谛缘模词共豢赡?，也應降低放電電流頻率。如果只加電阻r，其中不僅通過電容器組c的放電電流，而且通過牽引網的短路電流。由此可知，通過電阻r釋放出來的能量i2r（轉換

14、為熱損失）是很可觀的。減少這個熱損失的方法有兩種：一是減少電阻r值，此時熱損失的減少與r的減少值成正比；二是減少通過電阻r的短路電流，因此，與電阻r并聯(lián)一個電抗器l，并使工頻條件下的感抗l值遠小于電阻r值，通常設計成l約為r值的十分之一，甚至更小一點。這樣基本上屬于工頻的短路電流主要是從電抗器l通過，而電容器組c的放電電流（頻率相當高）是從電阻r通過。無論是保護間隙被擊穿或旁路斷路器dl合閘，電容器組c的放電電流和牽引網的短路電流都需要r和l并聯(lián)組成的阻尼裝置。因此，r和l裝設在jx及dl的共同支路中。第三章 田林211饋線串聯(lián)電容補償裝置及相關設備參數(shù)3.1田林變電所內的串聯(lián)電容補償裝置該處

15、串聯(lián)電容補償裝置裝設在變電所內，饋線的第一個隔離開關以后，可以認為其是裝設在饋線零公里處，該處公里標為k271+370；其主接線圖如3.1圖3.1圖中c為串補電容，1qs為單極隔離開關，2qs為雙極隔離開關，fj為放電間隙，ta為電流互感器，r為阻尼電阻，l為電抗器，qf為真空斷路器。該串補裝置中使用的電容為無錫電力電容器廠生產的的電氣化鐵道專用密集式串聯(lián)電容器，規(guī)格型號為cfmh531501w，其表示該電容為浸漬苯基二甲苯基乙烷，全膜介質的密集式串聯(lián)電容器，額定電壓為5kv，額定容量為3150kvar，單相，戶外式。其實際由兩個電容值分別為410f和406f的電容并聯(lián)而成，根據計算其在50h

16、z工頻下的容抗為3.9。其系統(tǒng)額定電壓為27.5kv，系統(tǒng)最高工作電壓為31.5kv。當發(fā)生過電流時 ，能在含3次諧波0.2i、5次諧波0.01i、7次諧波0.06i的負荷電流下長期運行，并能在下列條件下反復運行：1、1.35i每6h期間運行31分；2、1.50i每2h期間運行11分；3、1.60i運行1h，在電容器整個使用期間內不得超過10次。當發(fā)生鍋電壓時，能在下列條件下反復運行：1.25u下連續(xù)運行1h；2、1.50u下運行1h，在電容器整個使用期間內不得超過30次；3、6.0u內工頻電壓，歷時0.1s，不得超過30次；4、過渡電壓不大于3.5u，歷時0.20.5s次數(shù)不限量。過負荷在任

17、何24h使用期間，電容器的平均輸出不超過1.2u。放電間隙為鄭州鐵路局西安勘測設計院的可觸發(fā)保護間隙裝置，其型號為kpj3-27.5型。該保護間隙是一種可觸發(fā)保護間隙，是以傳統(tǒng)的單純水花間隙為雛形，結合近年電子技術、新材料方面的進步，研制、開發(fā)的新一代串補電容補償過電壓保護裝置，其可靠性和靈敏度可滿足不同參數(shù)系統(tǒng)的特定要求。其工作原理當被保護設備因外部短路而倒至過電壓時，該過電壓加至接入保護間隙的接線位置，電壓互感器的二次輸出成比例也反映了過電壓情況，一旦過電壓達到額定值，觸發(fā)元件啟動，經不大于10ms的線路固有延時后，輸出不小于10kv的高壓連續(xù)觸發(fā)脈動，使可調輔助球極觸發(fā)電極之間的氣隙瞬時

18、擊穿，在外通過電壓及觸發(fā)有效雙重具備的情況下，電弧無延時的發(fā)展到主球極與可調輔助球極之間的氣隙，保護裝置進入工作狀態(tài)。隨后，電弧在電磁力及間上下吹動力的共同作業(yè)下，過渡到可調主球極和主球極之間穩(wěn)定燃燒，直到通過保護裝置的電流消失。其缺點是電極可小幅度移動，設備在運送因碰撞或人員進行維護時會使電極相對位置出現(xiàn)差錯，影響球極間的距離，從而倒至設備故障時不能正常運行或滅弧效果不好，故這方面有待改善。另外，為適應遠程操作，連接饋線與串補的單、雙極隔離開關應由原來的手動操作改造成電動型。3.2 裝設于潞城站區(qū)間的串聯(lián)電容補償該處串聯(lián)電容補償裝置裝設在潞城站南寧方向的進站信號機外側，該處公里標為k293+

19、195，即距離變電所21.425km其主接線圖如3.3圖3.3 潞城站區(qū)間的串聯(lián)電容補償主接線圖該串補裝置與田林變電所內串補裝置除有以下不同外，其余完全相同。電容型號為cfmh4-1920-1w，額定電壓為3kv，額定容量為1920kvar，容量為391f，根據計算其在50hz工頻下的容抗為8.35。由于該補償裝置處于線路中，無法解決操作電源問題，故設與放電間隙fj并聯(lián)的接觸器c，c的線圈串入ta回路，即放電間隙一旦擊穿，c立即動作，短接fj兩端。而qf雖然沒有作用，但仍然保留，待今后解決電源時使用。該串補裝置無控制回路。3.3 接觸網類型田林變電所211饋線全長為31.18km，接觸網采用的

20、是單線全補償鏈型懸掛方式，接觸線采用的型號為tcg-110，承力索采用型號為tj-95，由已知的條件，根據計算公式：z=z1-z212/z2,可得出其單位阻抗值為0.21j0.429。3.4變電所所內設備田林變電所主變壓器型號為sf3-qy-25000/110gy，容量為25000kva，接線組別為yn/d11；所內采用wkh-3a微機饋線保護裝置，主cpu為8088，另設一塊8031cpu負責進行模數(shù)轉換，算法為全波傅氏算法。整套保護設有阻抗i、ii段和電流速斷三種保護，其中阻抗保護的保護特性為帶防壓互斷線誤動的平行四邊型保護范圍。饋線故障測距裝置采用jcw1微機故障測距裝置型，采用突變量啟

21、動，全波傅氏算法，以電抗距離關系計算故障距離。第四章 串補對接觸網的影響4.1 裝設串補裝置后造成接觸網硬點產生，易產生大電流和電弧由串聯(lián)電容補償裝置的工作原理可知，當有電流通過串聯(lián)補償電容時，電容器兩極之間必然會產生一個電壓差uc，其大小在電容容量已經固定的情況下與通過電容的電流大小成正比，在田林變211饋線中裝設的兩組串補裝置里，潞城站區(qū)間裝設的串聯(lián)電容補償是串接于接觸線中，使用絕緣分段器將兩端接觸線連接起來，當電力機車受電弓以高速通過隔離電容兩端的接觸網分段器時，將會瞬時的短接電容兩端，由于電容兩端的電壓不能突變，產生的短路電流很大，將損壞電容器組，同時，由于機車受電弓帶負荷快速通過分段

22、絕緣器時，將會產生很大的電弧，必然會使分段器擊穿，形成放電回路，由于放電回路的電阻和電抗都很?。ㄓ蓴?shù)十米饋電線和接觸網產生的阻抗與集中電容相比太小），放電電流將非常大，最高可達數(shù)千安，遠遠超過接觸網短路時的短路電流。雖然串聯(lián)電容放電的時間很短，但在多次放電后放電回路中的薄弱環(huán)節(jié)（如線夾）會出現(xiàn)氧化、接觸不良等現(xiàn)象。分段器斷口處經常出現(xiàn)電弧也會造成分段器絕緣降低，壽命減少。4.2 串聯(lián)電容補償裝置可能造成諧振在串聯(lián)電容補償裝置之前，饋線等效電路為電抗電阻串聯(lián)回路，該電抗主要表現(xiàn)為感性阻抗，當裝設了串聯(lián)電容補償裝置之后，變成了電抗電容電阻串聯(lián)等效電路，在xl-xc-r串聯(lián)回路里，由電路原理可知，當

23、感抗等于容抗（即xl=xc）的條件滿足時，該電路就會發(fā)生串聯(lián)諧振。在產生串聯(lián)諧振時，電源電壓將全部加在（即牽引變接觸網電力機車軌道）電阻上，由于牽引變壓器和牽引網電阻很小，產生的純電阻電流將是很大，該電流足以使變電所保護電流速斷動作，中斷饋線供電，造成鐵路運輸癱瘓。以田林變電所211饋線為例，在饋線長度為7.39km處，容抗等于感抗，若在此處發(fā)生短路時，就會發(fā)生串聯(lián)諧振，同樣的點還出現(xiàn)在28.36km處。根據電路原理，電容兩端電壓為xc/r倍的電源電壓，電感兩端電壓為xl/r倍的電源電壓，而接觸網的電感電抗和電容電抗大于相應的電阻，田林變電所211饋線為例，電感電抗是電阻的0.429/0.21

24、2倍。即電容兩端出現(xiàn)的電壓為電源電壓的2倍，如此高的電壓必然造成變電設備、接觸網絕緣擊穿，設備損壞。4.3 增加了對串聯(lián)電容補償裝置的維修、管理的不方便串聯(lián)電容補償裝置的投入使用，可減少的電壓的損失，但是增加了維護工作量，串聯(lián)電容補償裝置主要設置在百色以西鐵路爬坡地段，串接入接觸網的電容補償裝置主要都在交通不便的小站，對裝置的維護管理有一定的難度，補償裝置在運行使用中，如果機車在斷口分段器處不采取斷電通過時，往往會出現(xiàn)短接電容器，短路電流燒毀電容器的現(xiàn)象，同時，由于在中間站裝設的串補裝置無操作電源，就會造成退出串補裝置時，必須要人到現(xiàn)場人為合上1qs開關，而當串補發(fā)生故障，人員不能及時到達現(xiàn)場

25、時，這時接于電容器后面一段接觸網就會造成無電狀態(tài)，造成行車事故，另外由于在接觸網中接入一個分段器，機車帶負荷通過時，也會使分段器絕緣老化，增加了維修工作量。第五章 串補對牽引變電所保護裝置的影響5.1串聯(lián)電容補償裝置造成饋線保護裝置拒動5.1.1牽引變電所饋線保護裝置wkh3a的工作原理該裝置采用瞬時電流作啟動元件，當饋線中的電流瞬時值大于其啟動電流整定值時，裝置立即啟動饋線的故障分析程序，當線路有故障時，裝置還將進行其測距計算。當饋線電流的有效值大于其電流速斷整定值時，裝置立即執(zhí)行其電流速斷的保護。本保護采用遞歸的付氏算法計算電阻、電抗。阻抗元件采用組合偏移四邊形動作特性，及pt斷線閉鎖特性

26、。遞歸的付氏算法的計算公式為：isk=is（k-1）+ik-i（1-13）sin（k*2/n）ick=ic（k-1）+ik-i（1-13）cos（k*2/n）其中isk、ick分別為第一次的電流（或電壓）的實部與虛部，ik為第k次的電流（或電壓）的瞬時采樣值，k為采樣的時刻數(shù)，n為每周期的采樣點數(shù)。z=r+jx=（is*ud+ic*uc）/（is2+ic2）+j（is*uc-ic*us）（is2-ic2）5.1.2串聯(lián)電容補償裝置造成饋線保護裝置拒動wkh-3a饋線保護裝置的阻抗保護主要依據接觸網阻抗值來判斷選擇保護裝置是否應該動作，其保護原理主要根據發(fā)生故障時，計算從故障地點到保護裝置安裝地

27、點之間的阻抗值來進行分析判斷保護的。南昆線牽引供電系統(tǒng)原先設計時，設計角度主要考慮的是牽引網呈電感性阻抗電阻串聯(lián)回路的情況，沒有根據南昆線運輸情況、地理位置考慮到牽引網壓的損失。當1999年南昆線擴能改造增加了串補裝置之后，因為存在串補電容，在原有牽引供電網呈電感性阻抗電阻串聯(lián)回路中接入了容性阻抗，形成了感性阻抗-容性阻抗-電阻回路，這時wkh3a饋線保護裝置輸入保護整定參數(shù)沒有改變，但是外部參數(shù)已經發(fā)生變化，以致造成保護動作的不準確，故其對有串聯(lián)電容的線路保護存在很多盲點。以田林211饋線為例，沒有串聯(lián)電容補償裝置投入前，饋線的電抗線路長度基本成如圖5.1所示的情況。圖5.1 211饋線的電

28、抗線路長度圖5.1所示的電抗與距離的關系有以下特點：（1）電抗與距離成正比；（2）電抗在線路末端達到最大；（3）短路點發(fā)生在線路首端時，短路為電流最大，發(fā)生在線路末端時，短路電流最小。以上三點就是田林所原先211饋線wkh-3a型饋線保護裝置和故測儀工作的基礎，饋線保護裝置的整定計算參數(shù)和故測儀的距離表整定都是適應以上特點的。當串補投入后，田林所211饋線在饋線首端和21.145km處分別串入了容抗為3.9和8.35的集中式電容補償，由于電容的容性電抗與牽引網的感性電抗在相位上方向是相反的，故在座標軸上計為負值，在計算時容性電抗抵消感性電抗的一部分。裝設串補裝置后的電抗線路長度關系如圖5.2所

29、示圖5.2由圖5.2可以看出，由于串聯(lián)電容補償裝置的集中補償電容的作用，原先呈正比關系的電抗與線路長度關系變成了分段函數(shù)，并出現(xiàn)負值的電抗，這時的電抗關系有以下特點：（1）電抗與線路長度的關系為分段函數(shù)；（2）電抗最大值不在線路末端；（3）當電抗過零點1處出現(xiàn)短路時電流最大，當區(qū)間串補首端出現(xiàn)短路時電流最??；wkh-3a型微機饋線保護裝置的阻抗保護是依據圖5.1的特性進行設計的，當裝設了串補電容裝置之后，其線路特性變成了圖5.2時，根據原有的保護整定，保護裝置存在以下幾點不足：（1）保護裝置無法保護電抗值為負的這一段線路，當在這一段線路發(fā)生短路時，相應的阻抗保護可能會拒動。因為串補電容的容抗抵

30、消了部分線路產生的感抗，使當牽引供電線路發(fā)生短路時，保護裝置測量出的阻抗角變小，很接近正常電力機車負荷電流的阻抗角，造成饋線保護裝置將短路電流當成機車取流的負荷電流而產生拒動現(xiàn)象，從而產生事故擴大化。（2）若短路電流足夠大，使串補電容兩端的電壓達到放電間隙動作的整定值，則放電間隙在發(fā)生短路的第一個四分之一周期內擊穿，這樣使在短路的一個周期內整個故障回路有兩種不同的阻抗值，一種是串補電容投入的阻抗，一種是串補電容沒有投入的阻抗，而饋線保護裝置采用的是全波傅氏算法是基于假設輸入信號為一周期性的函數(shù)信號，即輸入信號除基頻分量外，只包含恒定的直流分量和各種整次諧波分量，其必須要對短路后一個周期內的波形

31、進行采樣。一個前四分之一周期對應一種阻抗，另外四分之三周期對應另外一種阻抗值的波形必然造成使用全波傅氏算法的饋線保護的計算結果產生較大的誤差。5.2串聯(lián)電容補償裝置造成故障測距裝置錯誤如前所述，由于放電間隙可能在短路后四分之一周期內擊穿，因此對采用全波傅氏算法的故測儀也會產生影響，使其精度產生較大誤差。另外由于故測儀計算故障距離是以電抗距離的對應關系為基礎的，故障發(fā)生時的阻抗值隨著故障發(fā)生的地點變化而變化，并且原來設計時根本沒有考慮電抗為負值（即電抗為容性時）的情況，不允許整定負值參數(shù)，因此無法對圖5.2中電抗為負的部分進行測距。此外電抗距離的對應關系被破壞，如圖5.1所示，在沒有串聯(lián)補償裝置

32、的投入的情況下，整條饋線距離上的每一個點都有其對應的唯一的電抗，但如圖5.3所示，串聯(lián)補償裝置的投入的情況下，整條饋線距離上的一個點對應的電抗可能和其它點相同。圖5.3如圖5.3所示，當串聯(lián)電容補償裝置投入時其線路末端電抗與線路11.9km處a點的電抗相同，都為1.21；區(qū)間串補末端的電抗與7.39km處b點的電抗相同，都為3.17。這樣在同一故障參數(shù)下可能對應兩個不同的故障點，故測儀無法給出正確的判斷。第六章 改進措施6.1主接線的改進區(qū)間裝設串聯(lián)電容補償裝置目前是使用一個分段絕緣器將電容兩極隔開，由于一個分段絕緣器兩極之間絕緣距離較短，機車受電弓高速通過時會出現(xiàn)拉弧會使絕緣器絕緣性能逐漸下降，減短使用壽命。改進方法為，在接段絕緣器兩側設電力機車斷電標，使電力機車斷電滑過串聯(lián)電容補償裝置斷口，或是將分段絕緣器改成分相絕緣器（采用三個分段絕緣器），即可防止出現(xiàn)受電弓同時短接串聯(lián)電容兩端的情況。對區(qū)間裝設的串聯(lián)電容補償裝置從車站接入電源，安裝遠動控制設備，對qf1或qs1實行調度遠動控制，實現(xiàn)遠距離投入或切除，保證不間斷鐵路運輸。6.2變電所保護裝置的改進6.2.1 饋線保護改進算法饋線保護裝置可以改