牽引供電系統(tǒng)保護(hù)原理

1、高速鐵路牽引供電系統(tǒng)保護(hù)原理北京鐵路電氣化學(xué)校北京鐵路電氣化學(xué)校2lAT(自耦變壓器)供電方式牽引電流通過(guò)電力機(jī)車(chē)后從負(fù)饋線返回。牽引電流通過(guò)電力機(jī)車(chē)后從負(fù)饋線返回。供電電壓提高，更能適應(yīng)大功率負(fù)荷的供電，功率供電電壓提高，更能適應(yīng)大功率負(fù)荷的供電，功率輸送能力強(qiáng)，供電距離遠(yuǎn)，可減少牽引變電所數(shù)量，輸送能力強(qiáng)，供電距離遠(yuǎn)，可減少牽引變電所數(shù)量，減少電分相數(shù)目，機(jī)車(chē)通過(guò)分相中性段短時(shí)失電產(chǎn)減少電分相數(shù)目，機(jī)車(chē)通過(guò)分相中性段短時(shí)失電產(chǎn)生的速度和功率損失得到降低；有效降低對(duì)通訊線生的速度和功率損失得到降低；有效降低對(duì)通訊線路的干擾路的干擾; ; 。 ATAT供電方式接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，供變電設(shè)供電方式接

2、觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，供變電設(shè)施較多，運(yùn)營(yíng)維護(hù)難度較大施較多，運(yùn)營(yíng)維護(hù)難度較大北京鐵路電氣化學(xué)校3全并聯(lián)全并聯(lián)ATAT供電系統(tǒng)供電系統(tǒng)l 在復(fù)線AT供電方式的基礎(chǔ)上，將上下行牽引網(wǎng)的接觸線（T）、鋼軌（R）和負(fù)饋線（F）在變電所出線處及AT所處通過(guò)橫聯(lián)線并聯(lián)起來(lái)。l 上下行牽引網(wǎng)雖然都有各自的斷路器，但在正常情況下均為一用一備運(yùn)行方式，即上下行牽引網(wǎng)共用一臺(tái)斷路器。北京鐵路電氣化學(xué)校4SS變電所；ATP自耦變壓器所；SP分區(qū)所； SFSP輔助開(kāi)閉所；T接觸線；R鋼軌；F負(fù)饋線； PW保護(hù)線； CPW輔助連接全并聯(lián)全并聯(lián)AT供電系統(tǒng)供電系統(tǒng) 輔助聯(lián)接輔助聯(lián)接(CPW)(CPW)，其作用主要是降低軌道對(duì)地

3、電位。計(jì)算表明，在，其作用主要是降低軌道對(duì)地電位。計(jì)算表明，在ATAT段段中部作一處中部作一處CPWCPW可降低軌道對(duì)地最大電位可降低軌道對(duì)地最大電位25253030。在。在ATAT段中段同時(shí)作一段中段同時(shí)作一處處CPWCPW及及上、下行保護(hù)線橫向聯(lián)接上、下行保護(hù)線橫向聯(lián)接時(shí)，可降低軌道對(duì)地最大電位時(shí)，可降低軌道對(duì)地最大電位5050左右。左右。北京鐵路電氣化學(xué)校5一、電力系統(tǒng)構(gòu)成及運(yùn)行狀態(tài)一、電力系統(tǒng)構(gòu)成及運(yùn)行狀態(tài)電力系統(tǒng)的構(gòu)成電力系統(tǒng)的構(gòu)成 發(fā)電輸電變電用電電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)短路（電壓，電流）不正常運(yùn)行狀態(tài)1.1 1.1 繼電保護(hù)概述繼電保護(hù)概述北京鐵路電氣化學(xué)校6二、繼電

4、保護(hù)的作用二、繼電保護(hù)的作用定義定義反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置 作用作用切除故障自動(dòng)、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到損壞，保證無(wú)故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。北京鐵路電氣化學(xué)校7反應(yīng)不正常運(yùn)行狀態(tài)根據(jù)運(yùn)行維護(hù)條件，動(dòng)作于發(fā)信號(hào)或跳閘，一般不要求迅速動(dòng)作（延時(shí)動(dòng)作）。基本原理基本原理提取電力系統(tǒng)元件在三種運(yùn)行狀態(tài)下的“差異”；區(qū)分出三種運(yùn)行狀態(tài)（故障、不正常、正常）；識(shí)別出發(fā)生故障和出現(xiàn)異常的元件；完成繼電保護(hù)任務(wù)。北京鐵路電氣化學(xué)校8v電流增大電流增大-過(guò)電流保護(hù)過(guò)電流保護(hù)v電壓降低電壓降低-低電壓保

5、護(hù)低電壓保護(hù)v電流電壓間的相位角會(huì)發(fā)生變化電流電壓間的相位角會(huì)發(fā)生變化-方向保護(hù)方向保護(hù)v電流電壓的比值發(fā)生變化電流電壓的比值發(fā)生變化-距離保護(hù)（阻距離保護(hù)（阻抗保護(hù)）抗保護(hù)）v電流差動(dòng)保護(hù)電流差動(dòng)保護(hù)v非電量保護(hù)非電量保護(hù)-瓦斯保護(hù)，過(guò)熱保護(hù)等瓦斯保護(hù)，過(guò)熱保護(hù)等北京鐵路電氣化學(xué)校9北京鐵路電氣化學(xué)校10電流保護(hù)原理圖北京鐵路電氣化學(xué)校11三、對(duì)繼電保護(hù)的基本要求三、對(duì)繼電保護(hù)的基本要求可靠性可靠性安全性要求繼電保護(hù)在不需要它動(dòng)作時(shí)可靠不動(dòng)作（不誤動(dòng)）。依賴(lài)性在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)應(yīng)可靠動(dòng)作（不拒動(dòng)）。提高不誤動(dòng)的安全性措施與提高不拒動(dòng)的依賴(lài)提高不誤動(dòng)的安全性措施與提高不拒動(dòng)的依賴(lài)

6、性措施相互矛盾性措施相互矛盾。北京鐵路電氣化學(xué)校12選擇性選擇性保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，在可能最小的區(qū)間將故障從系統(tǒng)中切除，最大限度的保證系統(tǒng)中無(wú)故障部分繼續(xù)運(yùn)行。只應(yīng)由裝在故障元件上的保護(hù)裝置動(dòng)作切除故障；相鄰元件的保護(hù)裝置對(duì)它起后備保護(hù)的作用。北京鐵路電氣化學(xué)校13速動(dòng)性速動(dòng)性盡可能快的切除故障，以減少設(shè)備和用戶(hù)在大短路電流和低電壓下的運(yùn)行時(shí)間，降低設(shè)備的損壞程度，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。需要快速切除的故障：需要快速切除的故障：高壓輸電線路上的故障（系統(tǒng)穩(wěn)定性）；發(fā)電廠或重要用戶(hù)的母線電壓低于允許值（一般為0.7倍額定電壓）；大容量的發(fā)電機(jī)、變壓器及電動(dòng)機(jī)內(nèi)部發(fā)生的故障；線路導(dǎo)線截面過(guò)小，不允許延時(shí)

7、切除的故障； 故障切除時(shí)間故障切除時(shí)間=保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間+斷路器動(dòng)作時(shí)間斷路器動(dòng)作時(shí)間北京鐵路電氣化學(xué)校14靈敏性靈敏性對(duì)保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力，一般用靈敏系數(shù)和靈敏度衡量。增大靈敏度，增大保護(hù)動(dòng)作的依賴(lài)性，但有時(shí)與保護(hù)的安全性相矛盾。上述四個(gè)基本要求是評(píng)價(jià)和研究繼電保護(hù)性上述四個(gè)基本要求是評(píng)價(jià)和研究繼電保護(hù)性能的基礎(chǔ)。在它們之間，既有矛盾的一面，能的基礎(chǔ)。在它們之間，既有矛盾的一面，又要根據(jù)被保護(hù)元件在電力系統(tǒng)中的作用，又要根據(jù)被保護(hù)元件在電力系統(tǒng)中的作用，使以上四個(gè)基本要求在所配置的保護(hù)中得到使以上四個(gè)基本要求在所配置的保護(hù)中得到統(tǒng)一。統(tǒng)一。北京鐵路電

8、氣化學(xué)校151.2 1.2 電流保護(hù)原理電流保護(hù)原理電流速斷保護(hù)電流速斷保護(hù)限時(shí)電流速斷保護(hù)限時(shí)電流速斷保護(hù)過(guò)電流保護(hù)過(guò)電流保護(hù)北京鐵路電氣化學(xué)校16一、電流速斷保護(hù)（電流一、電流速斷保護(hù)（電流段）段） 當(dāng)所在線路保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生短路時(shí)，反應(yīng)當(dāng)所在線路保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生短路時(shí)，反應(yīng)電流增大而瞬時(shí)動(dòng)作切除故障的電流保護(hù)電流增大而瞬時(shí)動(dòng)作切除故障的電流保護(hù)。 v工作原理工作原理： 電流速斷保護(hù)為了保證其保護(hù)電流速斷保護(hù)為了保證其保護(hù)的選擇性，一般情況下速斷保護(hù)只保護(hù)被保的選擇性，一般情況下速斷保護(hù)只保護(hù)被保護(hù)線路的一部分。護(hù)線路的一部分。北京鐵路電氣化學(xué)校17v整定計(jì)算整定計(jì)算)3(max.1 .cdK

9、dzIKI可靠性系數(shù)，可靠性系數(shù)，一般取一般取1.21.21.31.3最大運(yùn)行方式下最大運(yùn)行方式下的三相短路電流的三相短路電流整定原則整定原則：躲開(kāi)下一條線路出口處的最大短路躲開(kāi)下一條線路出口處的最大短路電流電流。動(dòng)作電流動(dòng)作電流動(dòng)作時(shí)限動(dòng)作時(shí)限 0st沒(méi)有人為延時(shí)，只考慮繼電沒(méi)有人為延時(shí)，只考慮繼電保護(hù)固有動(dòng)作時(shí)間保護(hù)固有動(dòng)作時(shí)間北京鐵路電氣化學(xué)校18v保護(hù)范圍校驗(yàn)保護(hù)范圍校驗(yàn)最大運(yùn)行方式下三相短路時(shí)保護(hù)范圍最大，最小運(yùn)行方式下兩相短路時(shí)保護(hù)范圍最小。min%100%(15% 20%)bABLLL線路全長(zhǎng)最小運(yùn)行方式下兩相短路時(shí)的保護(hù)范圍北京鐵路電氣化學(xué)校19v 電流速斷保護(hù)的評(píng)價(jià)電流速斷保

10、護(hù)的評(píng)價(jià) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單可靠，動(dòng)作迅速簡(jiǎn)單可靠，動(dòng)作迅速 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：不可能保護(hù)線路的全長(zhǎng)不可能保護(hù)線路的全長(zhǎng)保護(hù)范圍直接受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的保護(hù)范圍直接受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響。影響。結(jié)論結(jié)論：當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式變化很大，或者當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式變化很大，或者被保護(hù)線路的長(zhǎng)度很短時(shí)，速斷保護(hù)就被保護(hù)線路的長(zhǎng)度很短時(shí)，速斷保護(hù)就可能沒(méi)有保護(hù)范圍，因而不能采用。可能沒(méi)有保護(hù)范圍，因而不能采用。北京鐵路電氣化學(xué)校20二、限時(shí)電流速斷保護(hù)（電流二、限時(shí)電流速斷保護(hù)（電流段）段） 切除本線路上電流速斷保護(hù)范圍以外的切除本線路上電流速斷保護(hù)范圍以外的故障，作為電流速斷保護(hù)的后備保護(hù)。故障，作為電流速斷保護(hù)的后備

11、保護(hù)。v工作原理工作原理北京鐵路電氣化學(xué)校21v整定原則整定原則 保護(hù)范圍必須延伸到下一條線路中去保護(hù)范圍必須延伸到下一條線路中去動(dòng)作帶有一定的時(shí)限（選擇性）動(dòng)作帶有一定的時(shí)限（選擇性）v整定計(jì)算整定計(jì)算動(dòng)作電流動(dòng)作電流：動(dòng)作電流按躲開(kāi)下一條線路流速動(dòng)作電流按躲開(kāi)下一條線路流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流進(jìn)行整定。斷保護(hù)的動(dòng)作電流進(jìn)行整定。保護(hù)范圍不超出下一條線路無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)范圍不超出下一條線路無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)的范圍（速動(dòng)性）保護(hù)的范圍（速動(dòng)性）.nextdzKdzIKI可靠系數(shù)，一般可靠系數(shù)，一般取取1.11.11.21.2 下一條線路電流速下一條線路電流速斷保護(hù)的動(dòng)作值斷保護(hù)的動(dòng)作值北京鐵路電

12、氣化學(xué)校22動(dòng)作時(shí)限動(dòng)作時(shí)限tttQF2QF1北京鐵路電氣化學(xué)校231lmK保護(hù)范圍末端金屬性短路時(shí)故障參數(shù)的最小值保護(hù)裝置動(dòng)作參數(shù)的整定值被保護(hù)線路被保護(hù)線路末端的最小兩相短路電末端的最小兩相短路電流流靈敏度校驗(yàn)靈敏度校驗(yàn)限時(shí)電流速斷保護(hù)靈敏度限時(shí)電流速斷保護(hù)靈敏度若靈敏度不滿足要求，可采用降低動(dòng)作電若靈敏度不滿足要求，可采用降低動(dòng)作電流的方法，使本線路限時(shí)速斷保護(hù)與下一流的方法，使本線路限時(shí)速斷保護(hù)與下一線路限時(shí)速斷保護(hù)配合。線路限時(shí)速斷保護(hù)配合。. , dzKdz nextIK Itttnext本北京鐵路電氣化學(xué)校24v對(duì)限時(shí)電流速斷保護(hù)的評(píng)價(jià)對(duì)限時(shí)電流速斷保護(hù)的評(píng)價(jià)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)

13、作可靠結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠能保護(hù)本條線路全長(zhǎng)能保護(hù)本條線路全長(zhǎng)缺點(diǎn)缺點(diǎn)不能作為相鄰元件（下一條線路）的后備不能作為相鄰元件（下一條線路）的后備保護(hù)，只能對(duì)相鄰元件的一部分起后備保保護(hù)，只能對(duì)相鄰元件的一部分起后備保護(hù)作用。護(hù)作用。北京鐵路電氣化學(xué)校25三、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)（電流三、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)（電流段）段） 反應(yīng)電流增大而動(dòng)作，它要求能保護(hù)本條線反應(yīng)電流增大而動(dòng)作，它要求能保護(hù)本條線路的全長(zhǎng)和下一條線路的全長(zhǎng)。作為本條線路路的全長(zhǎng)和下一條線路的全長(zhǎng)。作為本條線路主保護(hù)拒動(dòng)的近后備保護(hù)，也作為下一條線路主保護(hù)拒動(dòng)的近后備保護(hù)，也作為下一條線路保護(hù)和斷路器拒動(dòng)的遠(yuǎn)后備保護(hù)。保護(hù)和斷路器拒動(dòng)的遠(yuǎn)后

14、備保護(hù)。 M北京鐵路電氣化學(xué)校26動(dòng)作電流動(dòng)作電流：按躲開(kāi)被保護(hù)線路的最大負(fù)荷電按躲開(kāi)被保護(hù)線路的最大負(fù)荷電流流 ，且在自起動(dòng)電流下繼電器能可靠返，且在自起動(dòng)電流下繼電器能可靠返回進(jìn)行整定?；剡M(jìn)行整定。v整定原則及計(jì)算整定原則及計(jì)算maxfImaxfhzqKhhdzIKKKKII自起動(dòng)系數(shù)，自起動(dòng)系數(shù)，取取1 13 3 可靠系數(shù)，可靠系數(shù)，一般取一般取1.151.151.251.25 繼電器的返回系數(shù)繼電器的返回系數(shù) maxzqfzqIKIzqkhIKI返回電流北京鐵路電氣化學(xué)校27動(dòng)作時(shí)限動(dòng)作時(shí)限動(dòng)作時(shí)限與電流大小無(wú)關(guān)，為此稱(chēng)為定時(shí)限。動(dòng)作時(shí)限與電流大小無(wú)關(guān)，為此稱(chēng)為定時(shí)限。tttQFQF2

15、1北京鐵路電氣化學(xué)校28靈敏度校驗(yàn)靈敏度校驗(yàn)作本條線路主保護(hù)或后備保護(hù)（近后備）作本條線路主保護(hù)或后備保護(hù)（近后備）作為下一條線路后備保護(hù)（遠(yuǎn)后備）作為下一條線路后備保護(hù)（遠(yuǎn)后備）2 . 1.min.)(dzdlmIIK下一末遠(yuǎn)北京鐵路電氣化學(xué)校29v評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠。不僅能作為本結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠。不僅能作為本線路的近后備（有時(shí)作為主保護(hù)），而且能線路的近后備（有時(shí)作為主保護(hù)），而且能作為下一條線路的遠(yuǎn)后備。作為下一條線路的遠(yuǎn)后備。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：越靠近電源端其動(dòng)作時(shí)限越大，對(duì)靠越靠近電源端其動(dòng)作時(shí)限越大，對(duì)靠近電源端的故障不能快速切除。近電源端的故障不能快速切除。北京鐵路電

16、氣化學(xué)校301.3 1.3 距離保護(hù)原理距離保護(hù)原理一、一、問(wèn)題的提出問(wèn)題的提出高壓長(zhǎng)距離重負(fù)荷輸電線路，負(fù)荷電流大，線路末端短路時(shí)，短路電流的數(shù)值和負(fù)荷電流相差不大，故電流保護(hù)不能滿足靈敏度的要求；電流速斷保護(hù)受電網(wǎng)運(yùn)行方式的影響，保護(hù)范圍不穩(wěn)定，甚至無(wú)保護(hù)范圍。距離保護(hù)是反應(yīng)保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)的距離（阻抗大?。┒_定動(dòng)作時(shí)限的一種保護(hù)裝置（阻抗保護(hù)）-牽引網(wǎng)的主保護(hù)。北京鐵路電氣化學(xué)校31二、距離保護(hù)的工作原理kIkUABCZkkfhkUZZI正常情況下： 測(cè)量阻抗 d故障時(shí)： 測(cè)量阻抗 kddUZZI殘1234fhZ北京鐵路電氣化學(xué)校32距離保護(hù)的實(shí)質(zhì)是用測(cè)量阻抗 與被保護(hù)線路的整定阻抗

17、 比較。當(dāng)短路點(diǎn)在保護(hù)范圍以外時(shí)，即 時(shí)， 繼電器不動(dòng)作；當(dāng)短路點(diǎn)在保護(hù)范圍以?xún)?nèi)時(shí)，即 時(shí)， 繼電器動(dòng)作。ksetZZsetZkZksetZZkIkUZ1234北京鐵路電氣化學(xué)校33AB321ZZZC距離保護(hù)分為距離保護(hù)分為三段式三段式：段段：Zset.3=(0.80.85)ZAB 瞬時(shí)動(dòng)作瞬時(shí)動(dòng)作 段段：Zset.3=Krel(ZAB+KbraZact.2) 段段：躲最小負(fù)荷阻抗，階梯時(shí)限特性：躲最小負(fù)荷阻抗，階梯時(shí)限特性 后備保護(hù)后備保護(hù)主保護(hù)三、距離保護(hù)的整定北京鐵路電氣化學(xué)校34四、距離保護(hù)的時(shí)限特性距離保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間 t 與保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)的距離 l 之間的關(guān)系稱(chēng)為距離保護(hù)的時(shí)限特

18、性= t2t= t”2tAB321ZZZCt3t”3t”3t2t”2t1t”2保護(hù)保護(hù)3 3的的段段保護(hù)保護(hù)3 3的的段段保護(hù)保護(hù)3 3的的段段lt北京鐵路電氣化學(xué)校35五、阻抗繼電器動(dòng)作特性 1、全阻抗繼電器RjXkZKZset2、方向阻抗繼電器RjXoZset12setZZK12KsetZZ全阻抗繼電器方向阻抗繼電器北京鐵路電氣化學(xué)校36方向阻抗繼電器的死區(qū)及消除死區(qū)的方法方向阻抗繼電器的死區(qū)及消除死區(qū)的方法當(dāng)在保護(hù)安裝地點(diǎn)正方向出口處發(fā)生相間短路時(shí)當(dāng)在保護(hù)安裝地點(diǎn)正方向出口處發(fā)生相間短路時(shí),故故障環(huán)路的故障電壓將降低為零障環(huán)路的故障電壓將降低為零,此時(shí)任何具有方向性此時(shí)任何具有方向性的阻

19、抗繼電器將因加入的電壓為零而不動(dòng)作的阻抗繼電器將因加入的電壓為零而不動(dòng)作,從而出從而出現(xiàn)現(xiàn)保護(hù)裝置的死區(qū)保護(hù)裝置的死區(qū)。為減少和消除死區(qū)，可采用以下方法：為減少和消除死區(qū)，可采用以下方法： 記憶回路記憶回路 裝設(shè)輔助保護(hù)（主要為電流速斷保護(hù)）裝設(shè)輔助保護(hù)（主要為電流速斷保護(hù)）北京鐵路電氣化學(xué)校373、偏移特性阻抗繼電器RjXoZsetZkosetZooZZkZooRjX8570ZkABCO4、 四邊形特性阻抗繼電器偏移特性阻抗繼電器四邊形特性阻抗繼電器北京鐵路電氣化學(xué)校38電壓回路斷線閉鎖電壓回路斷線閉鎖振蕩閉鎖振蕩閉鎖當(dāng)電力系統(tǒng)失去同步而發(fā)生振蕩時(shí)，電流、電壓將在當(dāng)電力系統(tǒng)失去同步而發(fā)生振蕩

20、時(shí)，電流、電壓將在很大范圍內(nèi)作周期性變化，阻抗繼電器的測(cè)量阻抗也很大范圍內(nèi)作周期性變化，阻抗繼電器的測(cè)量阻抗也將隨之變化，這就可能引起保護(hù)裝置誤動(dòng)作。將隨之變化，這就可能引起保護(hù)裝置誤動(dòng)作。 電弧電阻對(duì)保護(hù)的影響電弧電阻對(duì)保護(hù)的影響在短路點(diǎn)一般都有過(guò)渡電阻，其中主要是電弧電阻。在短路點(diǎn)一般都有過(guò)渡電阻，其中主要是電弧電阻。它的存在使短路電流減小，阻抗增大，阻抗角變小，它的存在使短路電流減小，阻抗增大，阻抗角變小，對(duì)于阻抗繼電器有時(shí)會(huì)影響到保護(hù)的正確動(dòng)作。對(duì)于阻抗繼電器有時(shí)會(huì)影響到保護(hù)的正確動(dòng)作。一般采用偏移阻抗繼電器提高躲負(fù)荷能力一般采用偏移阻抗繼電器提高躲負(fù)荷能力六、影響距離保護(hù)的因素及防止

21、措施 北京鐵路電氣化學(xué)校391.4 1.4 牽引網(wǎng)饋線保護(hù)牽引網(wǎng)饋線保護(hù)一、一、牽引供電系統(tǒng)的特點(diǎn)牽引供電系統(tǒng)的特點(diǎn)單相、移動(dòng)、沖擊性負(fù)荷；負(fù)荷電流變化范圍大；負(fù)荷電流中的諧波含量高（20%30% ），在再生工況下更高（可達(dá)40%以上）；空載投入機(jī)車(chē)牽引變壓器、含有AT或BT的牽引網(wǎng)空載投入時(shí)，將產(chǎn)生勵(lì)磁涌流； 供電臂供電距離長(zhǎng)，單位阻抗大；牽引網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，接觸網(wǎng)機(jī)械故障的機(jī)率增大。 因此，與電力系統(tǒng)中的線路保護(hù)相比，牽引網(wǎng)饋線保護(hù)有其特殊性。北京鐵路電氣化學(xué)校40二、二、牽引網(wǎng)自適應(yīng)距離保護(hù)牽引網(wǎng)自適應(yīng)距離保護(hù)1. 對(duì)距離保護(hù)的要求對(duì)距離保護(hù)的要求躲故障過(guò)渡電阻能力躲故障過(guò)渡電阻能力負(fù)荷特性

22、對(duì)距離保護(hù)的影響負(fù)荷特性對(duì)距離保護(hù)的影響因此，在牽引網(wǎng)饋線保護(hù)中因此，在牽引網(wǎng)饋線保護(hù)中距離保護(hù)距離保護(hù)通常采用通常采用偏移四邊形特性。偏移四邊形特性。北京鐵路電氣化學(xué)校412. 自適應(yīng)距離保護(hù)的基本思想自適應(yīng)距離保護(hù)的基本思想相控整流電力機(jī)車(chē)負(fù)荷電流中含有豐富的奇次諧波相控整流電力機(jī)車(chē)負(fù)荷電流中含有豐富的奇次諧波分量（三次諧波為最多），而牽引網(wǎng)短路電流接近于分量（三次諧波為最多），而牽引網(wǎng)短路電流接近于正弦波，因此可利用三次諧波的含量區(qū)分正常工作與正弦波，因此可利用三次諧波的含量區(qū)分正常工作與故障狀態(tài)；故障狀態(tài)；電力機(jī)車(chē)通過(guò)電分相或空載投入電力機(jī)車(chē)通過(guò)電分相或空載投入AT，牽引網(wǎng)產(chǎn)生，牽引網(wǎng)

23、產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流接近故障電流，但其中含有較高的二次諧的勵(lì)磁涌流接近故障電流，但其中含有較高的二次諧波分量，因此可利用二次諧波區(qū)分勵(lì)磁涌流和故障電波分量，因此可利用二次諧波區(qū)分勵(lì)磁涌流和故障電流流?；舅枷耄夯舅枷耄焊鶕?jù)負(fù)荷電流中綜合諧波含量，自動(dòng)調(diào)節(jié)阻抗繼電器的邊界。北京鐵路電氣化學(xué)校42綜合諧波抑制綜合諧波抑制綜合諧波含量定義綜合諧波含量定義23571IIIIKI11zdzdRRK 11zdzdXXK 自適應(yīng)調(diào)節(jié)動(dòng)作邊界自適應(yīng)調(diào)節(jié)動(dòng)作邊界自適應(yīng)阻抗繼電器的動(dòng)作特性圖北京鐵路電氣化學(xué)校43二次諧波閉鎖二次諧波閉鎖目的目的為了避免電力機(jī)車(chē)通過(guò)電分相或?yàn)榱吮苊怆娏C(jī)車(chē)通過(guò)電分相或AT供電方式下空載

24、供電方式下空載投入接觸網(wǎng)產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流引起保護(hù)誤動(dòng)作。投入接觸網(wǎng)產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流引起保護(hù)誤動(dòng)作。判據(jù)判據(jù) 221IKI北京鐵路電氣化學(xué)校443.3.距離保護(hù)的整定距離保護(hù)的整定一、一、abab邊的整定邊的整定 abab邊按線路阻抗整定，即：邊按線路阻抗整定，即：二、bc邊的整定按基波最小負(fù)荷阻抗整定，即：maxminmaxmax)/sin(cosFkFfLfzdIKUZtgZRLXKXkzd0北京鐵路電氣化學(xué)校45三、電流增量保護(hù)三、電流增量保護(hù)1.1.目的目的提高躲過(guò)渡電阻能力提高躲過(guò)渡電阻能力2.2.基本思想基本思想負(fù)荷電流在短時(shí)間（負(fù)荷電流在短時(shí)間（msms級(jí)）內(nèi)增量不大；級(jí)）內(nèi)增量不大；

25、短路電流在短時(shí)間（短路電流在短時(shí)間（msms級(jí)）內(nèi)增量很大。級(jí)）內(nèi)增量很大。3.3.電流增量定義電流增量定義qhIII時(shí)間間隔通常取一個(gè)或兩個(gè)工頻周波北京鐵路電氣化學(xué)校464. 4. 動(dòng)作判椐動(dòng)作判椐1111 (1)AghqAhhhZDIIK K IIIK K IKI 23571IIIIKI綜合諧波含量：諧波抑制系數(shù)：AK（通常取大于1的數(shù)）二次諧波閉鎖：221IKI原理框圖北京鐵路電氣化學(xué)校475.5.動(dòng)作分析動(dòng)作分析負(fù)荷負(fù)荷故障故障故障電流基本為純正弦波，則故障電流基本為純正弦波，則 =0，顯然，繼電器的動(dòng)，顯然，繼電器的動(dòng)作量為基波電流增量。作量為基波電流增量。 負(fù)荷負(fù)荷負(fù)荷負(fù)荷負(fù)荷電流

26、中綜合諧波含量越大，繼電器的動(dòng)作量也就越負(fù)荷電流中綜合諧波含量越大，繼電器的動(dòng)作量也就越小，繼電器的動(dòng)作門(mén)檻值也就越大，繼電器越不容易動(dòng)小，繼電器的動(dòng)作門(mén)檻值也就越大，繼電器越不容易動(dòng)作?？梢?jiàn)改進(jìn)后躲過(guò)渡電阻的能力大大增強(qiáng)。作?？梢?jiàn)改進(jìn)后躲過(guò)渡電阻的能力大大增強(qiáng)。 1111 (1)AghqAhhhZDIIK K IIIK K IKI K北京鐵路電氣化學(xué)校486.6.特點(diǎn)特點(diǎn)可按一列機(jī)車(chē)起動(dòng)電流整定可按一列機(jī)車(chē)起動(dòng)電流整定 .maxzdkFIKI機(jī)車(chē)起動(dòng)電流，跟機(jī)車(chē)類(lèi)型有關(guān)。典型時(shí)限：常規(guī)保護(hù)最長(zhǎng)時(shí)限(0.2 -0.4)s 躲過(guò)渡電阻能力強(qiáng)、靈敏度高北京鐵路電氣化學(xué)校49四、過(guò)電流保護(hù)四、過(guò)電流

27、保護(hù)綜合諧波抑制綜合諧波抑制二次諧波閉鎖二次諧波閉鎖北京鐵路電氣化學(xué)校50五、反時(shí)限過(guò)負(fù)荷保護(hù)五、反時(shí)限過(guò)負(fù)荷保護(hù)常用的三種反時(shí)限特性常用的三種反時(shí)限特性一般反時(shí)限一般反時(shí)限0.020.14101GFGFTtII甚反時(shí)限1 3 .51 01G FG FTtII極度時(shí)限28 01 01G FG FTtII特點(diǎn)：近處故障時(shí)動(dòng)作時(shí)限短，遠(yuǎn)處故障時(shí)動(dòng)作時(shí)間自動(dòng)加長(zhǎng)。北京鐵路電氣化學(xué)校511.5 1.5 牽引變壓器保護(hù)牽引變壓器保護(hù)一、差動(dòng)保護(hù)一、差動(dòng)保護(hù)1.1.作用作用保護(hù)變壓器內(nèi)部、套管以及引出線上的多相短路，同時(shí)也可以保護(hù)單相層間短路和接地短路。2.原理外部故障 流入繼電器的電流 220JIII，

28、繼電器不動(dòng)作。 內(nèi)部故障 流入繼電器的電流 22JdIIII ，繼電器動(dòng)作。 北京鐵路電氣化學(xué)校52二、低壓?jiǎn)?dòng)過(guò)電流保護(hù)二、低壓?jiǎn)?dòng)過(guò)電流保護(hù)1.1.作用作用變壓器差動(dòng)保護(hù)近后備 饋出線保護(hù)的遠(yuǎn)后備2.2.整定整定kd zehKIIK.minfdzhkUUK K可靠性系數(shù)變壓器額定電流返回系數(shù)最小負(fù)荷電壓按額定電壓的60%70%整定。北京鐵路電氣化學(xué)校531.高壓側(cè)低壓?jiǎn)?dòng)過(guò)電流保護(hù)原理框圖跳兩側(cè)斷路器1信號(hào)TGL1&UUDYUUDYIAIGLIBIGLICIGL北京鐵路電氣化學(xué)校542.2.相低壓?jiǎn)?dòng)過(guò)電流保護(hù)原理框3.相低壓?jiǎn)?dòng)過(guò)電流保護(hù)原理框圖跳相斷路器信號(hào)TGL0&I

29、IGL0UUDY跳相斷路器信號(hào)TGL0&IIGL0UUDY北京鐵路電氣化學(xué)校55三、反時(shí)限過(guò)負(fù)荷保護(hù)一般反時(shí)限特性：甚反時(shí)限特性： 極度反時(shí)限特性： 10114.002.0GFGFTIIt1015 .13GFGFTIIt101802GFGFTIIt防止變壓器的過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，牽引變壓器由于各相牽防止變壓器的過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，牽引變壓器由于各相牽引負(fù)荷不等因此過(guò)負(fù)荷信號(hào)應(yīng)裝在兩重負(fù)荷相上。引負(fù)荷不等因此過(guò)負(fù)荷信號(hào)應(yīng)裝在兩重負(fù)荷相上。北京鐵路電氣化學(xué)校56四、四、 非電量保護(hù)非電量保護(hù)1. 瓦斯保護(hù)瓦斯保護(hù)變壓器內(nèi)部故障時(shí)，由于短路電流和電弧的作用使附近的絕緣物分解而產(chǎn)生氣體，同時(shí)由于氣體的上升會(huì)引

30、起油流的變化，利用這個(gè)特點(diǎn)構(gòu)成瓦斯保護(hù)。2. 2. 壓力保護(hù)壓力保護(hù)當(dāng)變壓器內(nèi)部出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)，壓力釋放裝置使油膨脹和分解產(chǎn)生的不正常壓力得到及時(shí)釋放，以免損壞油箱，造成更大的損失。3.溫度保護(hù)非電量保護(hù)在變壓器的繼電保護(hù)配置中有著不可替代的作用，是對(duì)常規(guī)配置的模擬量保護(hù)的重要補(bǔ)充。 北京鐵路電氣化學(xué)校571.1 1.1 客專(zhuān)牽引供電系統(tǒng)客專(zhuān)牽引供電系統(tǒng)1.1.客運(yùn)專(zhuān)線牽引供電系統(tǒng)客運(yùn)專(zhuān)線牽引供電系統(tǒng)京津城際示意圖京津城際示意圖北京鐵路電氣化學(xué)校581.2 1.2 客專(zhuān)牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行方式客專(zhuān)牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行方式北京鐵路電氣化學(xué)校59運(yùn)行工況：運(yùn)行工況：-a：正常運(yùn)行-b：正常運(yùn)行，所有AT所

31、斷開(kāi)-a：越區(qū)供電-b：越區(qū)供電，AT所斷開(kāi)北京鐵路電氣化學(xué)校60l距離保護(hù)l電流保護(hù)l電流增量保護(hù)2. 牽引網(wǎng)保護(hù)配置與整定計(jì)算牽引網(wǎng)保護(hù)配置與整定計(jì)算北京鐵路電氣化學(xué)校61一、一、AT供電方式簡(jiǎn)介對(duì)牽引網(wǎng)對(duì)牽引網(wǎng)AT變壓器：變壓器：12112comIIII北京鐵路電氣化學(xué)校62北京鐵路電氣化學(xué)校631 11 22 12231211221()()0TRTRFTTTRFRTFTFI z xI z xIz DxIzDxI z DIIIIIIIIIIII12TTFTRzzzz22RTRRFzzzz32FTFRFzzzz北京鐵路電氣化學(xué)校6412312112312212321231211231221

32、23(2)()2()2(2)2()22()2TTFTRRxzzzzzDIIzzzxzzDIIzzzIIxzzzzzDIIzzzxzzDIIzzz1212(1)22(1)TTFRRxIIDxIIIDxIIDxIID接觸線與正饋線截面相等對(duì)稱(chēng)懸掛13zz北京鐵路電氣化學(xué)校6505101520253001234567短路點(diǎn)到牽引變電所的距離L(km)牽引網(wǎng)短路阻抗Z(ohm) T-R短路阻抗理論計(jì)算曲線T-F短路阻抗理論計(jì)算曲線AT牽引網(wǎng)阻抗曲線牽引網(wǎng)阻抗曲線TR或FR故障無(wú)法用電抗法測(cè)距北京鐵路電氣化學(xué)校6612(1)RRxIIDxIID212RRRIxIIDAT供電方式常采用吸上電流比測(cè)距原理供

33、電方式常采用吸上電流比測(cè)距原理北京鐵路電氣化學(xué)校67京津城際短路阻抗曲線北京鐵路電氣化學(xué)校68京津城際短路電流曲線北京鐵路電氣化學(xué)校69京津城際饋線保護(hù)配置與整定原則：正常運(yùn)行與京津城際饋線保護(hù)配置與整定原則：正常運(yùn)行與越區(qū)供電采用越區(qū)供電采用1套定值。套定值。二、二、全并聯(lián)AT供電牽引網(wǎng)保護(hù)配置與整定計(jì)算京津城際饋線距離保護(hù)示意圖京津城際饋線距離保護(hù)示意圖北京鐵路電氣化學(xué)校70京津城際的饋線保護(hù)模式探討：京津城際的饋線保護(hù)模式探討：u優(yōu)點(diǎn)：一套定值，越區(qū)供電時(shí)無(wú)需改變定值優(yōu)點(diǎn)：一套定值，越區(qū)供電時(shí)無(wú)需改變定值u缺點(diǎn)：正常運(yùn)行時(shí)末端較大范圍需要阻抗缺點(diǎn)：正常運(yùn)行時(shí)末端較大范圍需要阻抗3段保護(hù)，

34、動(dòng)段保護(hù)，動(dòng)作速度慢。作速度慢。建議配置原則：建議配置原則：正常運(yùn)行與越區(qū)供電時(shí)采用不同的保護(hù)配置正常運(yùn)行與越區(qū)供電時(shí)采用不同的保護(hù)配置與整定。與整定。北京鐵路電氣化學(xué)校71正常供電方式正常供電方式D3D3、D4D4、ATAT所饋線保護(hù)配置：所饋線保護(hù)配置： 失壓保護(hù)失壓保護(hù) 線路有壓自動(dòng)合閘線路有壓自動(dòng)合閘 D1D1、D2D2保護(hù)配置：保護(hù)配置：阻抗阻抗1 1段段電流速斷電流速斷電流增量電流增量自動(dòng)重合閘自動(dòng)重合閘北京鐵路電氣化學(xué)校72(1)(1)阻抗阻抗1 1段：段：電抗邊整定（按供電臂最大短路電抗整定）：電抗邊整定（按供電臂最大短路電抗整定）：.max*ZDkdXKX電阻邊整定（按躲開(kāi)最

35、大負(fù)荷電阻整定）：電阻邊整定（按躲開(kāi)最大負(fù)荷電阻整定）：LFFFknZDtgIKURsincos9 . 0max0.1ts時(shí)限（與機(jī)車(chē)保護(hù)和自耦變壓器保護(hù)配合）北京鐵路電氣化學(xué)校73(1)(1)阻抗阻抗1 1段：段： 求供電臂最大短路電抗需要考慮下圖中的幾種情況求供電臂最大短路電抗需要考慮下圖中的幾種情況時(shí)的最大阻抗：時(shí)的最大阻抗：北京鐵路電氣化學(xué)校74(2)(2)電流速斷電流速斷（按躲開(kāi)最大負(fù)荷電流整定）（按躲開(kāi)最大負(fù)荷電流整定）： 電流速斷保護(hù)原理框圖電流速斷保護(hù)原理框圖maxFkzdIKI0.1ts時(shí)限整定計(jì)算：整定計(jì)算：北京鐵路電氣化學(xué)校75maxFkzdIKI0.20.4ts時(shí)限常規(guī)

36、保護(hù)最長(zhǎng)時(shí)限（）(3)(3)電流增量（按躲開(kāi)電流增量（按躲開(kāi)1列機(jī)車(chē)啟動(dòng)電流整定）列機(jī)車(chē)啟動(dòng)電流整定）： 電流增量原理框圖電流增量原理框圖動(dòng)作方程：動(dòng)作方程：整定計(jì)算：整定計(jì)算：1111 (1)AghqAhhhZDIIK KIIIK K IKI 北京鐵路電氣化學(xué)校76(4)(4)失壓保護(hù)：失壓保護(hù)：(5)(5)線路有壓自動(dòng)合閘：線路有壓自動(dòng)合閘：0.60.7zdNUU0.70.8zdNUU0.2 0.4ts時(shí)限變電所保護(hù)最長(zhǎng)時(shí)限（-）0.2 0.4ts時(shí)限變電所保護(hù)最長(zhǎng)時(shí)限（-）北京鐵路電氣化學(xué)校77越區(qū)供電方式越區(qū)供電方式 D1D1、D2D2保護(hù)配置：保護(hù)配置： 阻抗阻抗1 1段段 阻抗阻抗

37、2 2段段 電流速斷電流速斷 過(guò)電流過(guò)電流 電流增量電流增量 自動(dòng)重合閘自動(dòng)重合閘D5D5、D6D6保護(hù)配置：保護(hù)配置： 阻抗阻抗1 1段段 電流速斷電流速斷 電流增量電流增量 自動(dòng)重合閘自動(dòng)重合閘（與正常供電時(shí)（與正常供電時(shí)D1、D2相同）相同）北京鐵路電氣化學(xué)校78合武線分區(qū)所主接線圖合武線分區(qū)所主接線圖北京鐵路電氣化學(xué)校79武廣線分區(qū)所主接線圖武廣線分區(qū)所主接線圖北京鐵路電氣化學(xué)校80(1)(1)阻抗阻抗1 1段：段：電抗邊整定電抗邊整定 按分區(qū)所按分區(qū)所SP處短路電抗的處短路電抗的85整定：整定：電阻邊整定（按躲開(kāi)最大負(fù)荷整定）：電阻邊整定（按躲開(kāi)最大負(fù)荷整定）：LFFFknZDtgI

38、KURsincos9 . 0max0.1ts時(shí)限（與機(jī)車(chē)保護(hù)和自耦變壓器保護(hù)配合）.10.85ZDd SPXX北京鐵路電氣化學(xué)校81(2)(2)阻抗阻抗2 2段：段：電抗邊整定電抗邊整定 按越區(qū)時(shí)最大短路電抗整定：按越區(qū)時(shí)最大短路電抗整定：電阻邊整定（按躲開(kāi)最大負(fù)荷整定）：電阻邊整定（按躲開(kāi)最大負(fù)荷整定）：LFFFknZDtgIKURsincos9 . 0max0.2ts時(shí)限.maxZDKdXK X北京鐵路電氣化學(xué)校82(3)(3)電流速斷：電流速斷：電流速斷按分區(qū)所電流速斷按分區(qū)所SPSP處最大短路電流整定處最大短路電流整定 max.2 . 1SPdzdII0.1ts時(shí)限與正常供電方式下的整

39、定相同與正常供電方式下的整定相同maxFkzdIKI0.20.4ts時(shí)限常規(guī)保護(hù)最長(zhǎng)時(shí)限（）(4)(4)電流增量：電流增量：過(guò)電流定值按躲過(guò)最大負(fù)荷電流整定過(guò)電流定值按躲過(guò)最大負(fù)荷電流整定maxFkzdIKI時(shí)限0.2s(4)(4)過(guò)電流：過(guò)電流：北京鐵路電氣化學(xué)校83饋線保護(hù)配置及整定饋線保護(hù)配置及整定l越區(qū)供電方式越區(qū)供電方式 D3D3、D4D4、D7D7、D8D8、所有、所有ATAT所饋線保護(hù)配置：所饋線保護(hù)配置： 失壓保護(hù)失壓保護(hù) 線路有壓自動(dòng)合閘線路有壓自動(dòng)合閘（與正常供電時(shí)（與正常供電時(shí)D3D3、D4D4相同）相同）北京鐵路電氣化學(xué)校84u牽引變壓器保護(hù)牽引變壓器保護(hù)保護(hù)配置保護(hù)配

40、置l差動(dòng)保護(hù)差動(dòng)保護(hù)l低壓?jiǎn)?dòng)過(guò)電流保護(hù)低壓?jiǎn)?dòng)過(guò)電流保護(hù)l過(guò)負(fù)荷保護(hù)過(guò)負(fù)荷保護(hù)l非電量保護(hù)非電量保護(hù)3. 變壓器保護(hù)配置與整定計(jì)算變壓器保護(hù)配置與整定計(jì)算北京鐵路電氣化學(xué)校85京津城際變壓器保護(hù)示意圖京津城際變壓器保護(hù)示意圖京津城際一組京津城際一組V/x變壓器組采用變壓器組采用2套主保護(hù)及套主保護(hù)及3套后套后備保護(hù)，國(guó)內(nèi)廠商一般采用備保護(hù)，國(guó)內(nèi)廠商一般采用1套主保護(hù)套主保護(hù)1套后備保護(hù)。套后備保護(hù)。北京鐵路電氣化學(xué)校86 V/X變壓器組差動(dòng)保護(hù)原理接線圖平衡關(guān)系:(1)(1)差動(dòng)保護(hù)差動(dòng)保護(hù): :ph10101k11ABCIIIII北京鐵路電氣化學(xué)校871ABphBAIIIKIII平衡關(guān)系:(1)(1)差動(dòng)保護(hù)差動(dòng)保護(hù): : 單相三繞組變壓器差動(dòng)保護(hù)原理接線圖北京鐵路電氣化學(xué)校88差動(dòng)電流:制