【電力機車輔助電路繼電保護及配置分析13000字（論文）】

電力機車輔助電路繼電保護及配置研究目錄第1章引言 11.1研究背景 11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 11.2.1國外研究現(xiàn)狀 11.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 2第2章輔助電路原理的分析 32.1簡介 32.2輔助電路的構(gòu)成分析 32.2.1單一三相供電系統(tǒng) 32.2.2三相負(fù)載電路 52.2.3單相負(fù)載電路 72.2.4保護電路 82.3輔助電路的設(shè)備 102.3.1三相輔助電路 102.3.2輔助變流器 112.3.3輔助變流器供電電路 122.3.4輔助電動機電路 122.3.5輔助電動機電路的保護系統(tǒng) 12第3章SS4B型電力機車輔助電路繼電保護及配置 143.1本設(shè)計繼電保護裝置原理概述 143.1.1380V線路電流速斷保護 143.1.2380V線路過電流保護 143.1.3平行雙回線路橫聯(lián)方向差動保護 143.1.4變壓器瓦斯保護 143.1.5變壓器縱聯(lián)差動保護 153.2主變壓器繼電保護裝置設(shè)置 153.2.1380V進線主變保護保護配置 153.2.2380V線路保護 163.2.3380V電容器保護 173.2.4380V接地變保護 173.2.5380V母分保護 173.2.6異常運行保護和必要的輔助保護 18第4章380V線路主保護選擇與整定 194.1電流、電壓保護整定計算考慮原則 194.1.1電流、電壓保護的構(gòu)成原理及使用范圍 194.1.2對電流、電壓保護裝置的基本要求及整定計算考慮原則 194.2電流閉鎖電壓保護 204.2.1瞬時電流閉鎖電壓速斷保護 204.2.2保護裝置電流元件、電壓元件動作值的整定計算 204.2.3限時電流閉鎖電壓速斷保護 214.2.4繼電器動作值及保護的靈敏性校驗 214.2.5過電流保護的接線方式和靈敏性校驗 234.4后備保護的整定計算 254.4.1過電流保護 254.4.2低電壓啟動的過電流保護 254.4.3過負(fù)荷保護 25第1章引言1.1研究背景鐵路建設(shè)的大規(guī)模發(fā)展，尤其是高速鐵路建設(shè)的發(fā)展，直接促進了我國在列車組相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的研究。相比于普通旅客列車，列車組具有運行速度更快、運行更加平穩(wěn)、乘車環(huán)境舒適等優(yōu)點，使其成為了旅客出行的重要選擇。自鐵路誕生以來，以其大運量且安全性高等特點在全世界范圍內(nèi)迅速發(fā)展，成為我們最為重要的交通運輸工具之一，根據(jù)我國“十二五”發(fā)展規(guī)劃，到2015年底，我國高速鐵路里程將達到達1.6萬公里以上，位居世界第一位。伴隨著中國高鐵的日新月異、突飛猛進，SS4B型列車組的安全性能、運行品質(zhì)也得到質(zhì)的提升，列車組的檢修質(zhì)量和水平也在鞏固中得以提高，SS4B型列車組在為旅客出行提供更加便捷、優(yōu)質(zhì)、高效的服務(wù)過程中，發(fā)揮著越來越重要的作用。牽引系統(tǒng)是混合動力列車組的動力核心，為列車提供行駛動力和車載電源，其中傳動系統(tǒng)集成的高度成熟性及各大部件的高可靠性是能夠保證列車組安個可靠性的最重要的因素。高速列車組的發(fā)展，為被及傳統(tǒng)的機車車輛所制約的鐵路高速化的發(fā)展提供了可能?，F(xiàn)在，我國的高速列車組進入了一個快速發(fā)展的時期，SS4B系列高速列車組的成功運行，滿足了我國鐵路客運專線和既有線提速的要求，有效的緩解了我國鐵路運輸?shù)木o張局勢。本文主要研究城市列車車輛交流傳動系統(tǒng)，重點對牽引逆變器主電路開關(guān)進行分析建模研究，希望能對城市列車安全運行作出貢獻，也希望能在一定程度上彌補了這一領(lǐng)域的欠缺。SS4b型電力機車原有的輔助供電方式存在一定的缺陷，劈相機供電方式也己經(jīng)逐漸被輔助變流器供電方式所替代。要最使得改造產(chǎn)生的經(jīng)濟i效益最大化，體現(xiàn)其升級改造的必要性，就必須分析劈相機供電方式的不足以及輔助變流器所應(yīng)體現(xiàn)的供電優(yōu)勢，這樣前期工作會對后續(xù)輔助變流器的設(shè)計有著指導(dǎo)意義。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國外研究現(xiàn)狀在十九世紀(jì)初，英國在1825年建成第一條電氣化鐵路，成為電氣化鐵路發(fā)展的先驅(qū)。國外一些發(fā)達國家如美國，日本，法國等國家都已經(jīng)大量裝配了先進的變壓器在線監(jiān)測裝置劉新輝,蔡煒.基于PWM控制的軌道牽引系統(tǒng)變頻器設(shè)計[J].機械研究與應(yīng)用.2016(03)。日本新千線的200型列車組裝配了MONI牽引變壓器檢測系統(tǒng)，400型列車組裝配了MON4牽引變壓器監(jiān)測系統(tǒng)。特別是歐洲各國，電氣化鐵路已經(jīng)向國外跨界，鐵路已經(jīng)向國際化、路網(wǎng)化發(fā)展。高速電氣化鐵路已經(jīng)成為一個國家綜合實力的象征，也是鐵路現(xiàn)代化的主要標(biāo)志之一。不僅在發(fā)達國家，在一些發(fā)展中國家電氣化鐵路的發(fā)展也很快。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，利用脈寬調(diào)制((PWM)技術(shù)，功率半導(dǎo)體變流器通過控制系統(tǒng)的作用可實現(xiàn)變壓變頻(WVF)和能量雙向流動的性能，使異步電機在電力機車上的應(yīng)用成為現(xiàn)實。劉新輝,蔡煒.基于PWM控制的軌道牽引系統(tǒng)變頻器設(shè)計[J].機械研究與應(yīng)用.2016(03)1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀近些年來，國內(nèi)的鐵路電力機車在“引進、消化、吸收”國外先進機車技術(shù)的過程中，也在積極思考國產(chǎn)機車的“技術(shù)改造、舊貌創(chuàng)新”的問題。國產(chǎn)系列電力機車至今仍然在鐵路干線和地方鐵路線上發(fā)揮著重要的客貨運輸任務(wù)，他們?nèi)匀皇峭瓿设F路運能的主力軍，仍然是我國鐵路機車的重要序列。我國于1986年引進從法國引進了型電力機車，機車的輔助供電系統(tǒng)采用了輔助變流器，擯棄了劈相機，該輔助變流器前級變流采用相控整流，后級以電力電子器件為元件實現(xiàn)逆變，體現(xiàn)了輔助變流器供電的一些優(yōu)點。但遺憾的是機車的輔助變流器運行很不穩(wěn)定，時常有燒損器件的故障。從電力機車電，裝備水平比較來看。輔助系統(tǒng)的好壞直接關(guān)系到機車能否正常運行，而輔助供電系統(tǒng)就是專門為輔助系統(tǒng)中的交、直流用電設(shè)備進行供電而設(shè)計的，所以輔助供電系統(tǒng)的性能對整個電力機車的安全運行也至關(guān)重要。第2章輔助電路原理的分析2.1簡介SS6B型電力機車輔助電路同其他SS系列機車輔助電路基本一樣，即由劈相機實現(xiàn)的單一三相供電系統(tǒng)，輔機均采用三相異步電動機拖動。電源來自主變壓器的輔助繞組a6—b6一x6,其中a6-x6的額定電壓為388．7V，b6一x6的額定電壓為225V，單相交流電源從b6一x6經(jīng)庫用轉(zhuǎn)換刀開關(guān)235QS至導(dǎo)線201、202，給各輔機及窗加熱、取暖設(shè)備供電。機車在庫內(nèi)可通過輔助電路庫用插座294XS接人單相或三相380V庫內(nèi)電源，將235QS庫用開關(guān)置庫用位，輔助電路設(shè)備即可由庫內(nèi)電源供電。輔助電路原理圖見附圖2。2.2輔助電路的構(gòu)成分析2.2.1單一三相供電系統(tǒng)（1）劈相機分相啟動圖2.1劈相機啟動電路SS6B型電力機車采用兩臺YFX3—280M—4型劈相機(代號1MG、2MG)，其額定電壓為380v，額定功率為57kW。劈相機lMG、2MG的運轉(zhuǎn)與停止均通過其相應(yīng)接觸器201KM、202KM控制。劈相機1MG進行單相啟動時，必須在第二電動相繞組與發(fā)電相繞組間接入啟動電阻263R、以獲得啟動力矩進行電阻分相啟動。啟動電阻的投入與切除是通過接觸器213KM來執(zhí)行的，劈相機啟動繼電器283AK監(jiān)測著1MG的全部啟動過程，并控制啟動電阻回路的開斷，283AK的工作電源(DC110V)從導(dǎo)線531經(jīng)533KT常開聯(lián)鎖由導(dǎo)線281引入。當(dāng)按下劈相機按鍵開關(guān)后，213KM閉合，啟動電阻投入，而后201KM閉合，劈相機1MG開始啟動。這時劈相機啟動繼電器監(jiān)測間接反映劈相機轉(zhuǎn)速的劈相機發(fā)電相電壓(由導(dǎo)線279、280引入)，當(dāng)劈相機轉(zhuǎn)速達到約0．9nH(nH為額定轉(zhuǎn)速)，也即283AK測得其發(fā)電相電壓，接近于比較電壓(額定網(wǎng)壓下該電壓值為220V，由導(dǎo)線202、206引入)時，283AK動作，其常開聯(lián)鎖閉合，導(dǎo)線561，568接通，則劈相機啟動中間繼電器566KA得電，使213KM及劈相機啟動延時時間繼電器533KT失電，213KM主觸頭動作，開斷啟動電阻(263R)回路，劈相機1MG啟動完成。同時533KT常開聯(lián)鎖開斷導(dǎo)線531與281通路，使283AK失去工作電源，處于閑置狀態(tài)。第一臺劈相機1MG啟動完成后，延時3s，第二臺劈相機2MG投入，此時2MG作三相異步啟動。SS6B型電力機車輔助電路設(shè)置了雙劈相機，與單劈相機系統(tǒng)比較而言。改善了系統(tǒng)的三相不對稱性，同時提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。當(dāng)機車在運行途中，發(fā)生第一劈相機故障時，可通過轉(zhuǎn)換開關(guān)242QS從“1MG”位轉(zhuǎn)向“2MG”位，從而把1MG切除，讓第二劈相機進行電阻分相啟動以維持故障運行，啟動過程與第一劈相機相同。啟動過程仍由劈相機啟動繼電器283AK監(jiān)測控制(此時測1MG發(fā)動相電壓的引線已由242QS轉(zhuǎn)到2MG上)。2.2.2三相負(fù)載電路當(dāng)劈相機啟動完畢后，輔助回路導(dǎo)線201、202、203即提供三相電源（如圖2.2所示），此時，輔機可依次投入工作。SS6B型電力機車輔機負(fù)載見表2.1。表2.1SS6b型電力機車輔助負(fù)載表名稱數(shù)量型號功率(kw)代號劈相機2YPX3-280M-4571MA、2MA壓縮機電動機2YYD-280S-6373MA、4MA牽引通風(fēng)機電動機4YFD-280S-4376MA、8MA制動風(fēng)機電動機4JBT-61149MA、12MA變壓器風(fēng)機電動機1JBT-611413MA油泵1TG1B80-200/100-21314MA圖2.2輔助電路三相負(fù)載電路各輔助電動機均通過其相對應(yīng)的交流接觸器203KM～212KM進行投切控制。各輔機的投入在控制上采用依次延時3s順序啟動的方式，以避免因全部輔機同時啟動而造成對劈相供電系統(tǒng)的負(fù)載沖擊。為了改善劈相機供電系統(tǒng)的三相電源對稱性，分別在5MA、6MA、7MA、8MA、9MA、10MA的D2、D3相間接入移相電容247C-249C、248C-250C、251C、252C、253C、254C。隨電動機作負(fù)載投入而投入。235QS為庫用轉(zhuǎn)換刀開關(guān)。機車在電網(wǎng)下，235Qs倒向“運行”位，則主變壓器輔助繞組a6一x6通過導(dǎo)線204、205經(jīng)庫用開關(guān)235QS與導(dǎo)線201、202連接，從而給輔助電路提供380V單相電源。若機車處在庫內(nèi)時，235Qs須倒向“庫用”位，此時，可使用的庫內(nèi)電源有兩種：1、庫內(nèi)三相電源主要在庫內(nèi)電源容量較小，可不啟動劈相機，而直接啟動輔機時使用。把庫內(nèi)三相電源接到庫用插座294XS的207、208、209三點上，通過庫用開關(guān)235QS及導(dǎo)線203與209之間的連接母線直接為輔助電機提供三相電源。2、庫內(nèi)單相電源在具有大容量的庫內(nèi)單相電源時使用。單相電源送至庫用插座294XS的207、208兩點上(插座上部兩點)，經(jīng)庫用開關(guān)235QS給輔助電路提供單相電源，此時須通過劈相機實現(xiàn)單一三相的供電轉(zhuǎn)換。庫內(nèi)單相電源在送電時需注意：在送電前要確認(rèn)電源送至插座的207、208接點；另外，建議拆開203與209之間的短連線母線，以避免插座上的209接點帶電，亦可采用適當(dāng)?shù)姆雷o措施避免出現(xiàn)不安全因素。2.2.3單相負(fù)載電路（1）380V單相負(fù)載電路由導(dǎo)線201、202供電，一路經(jīng)自動開關(guān)232QA至導(dǎo)線264，分別給前窗電熱玻璃273EH、274EH(串聯(lián))和275EH、276EH(串聯(lián))提供380V單相交流電源，另一路經(jīng)自動開關(guān)233QA至導(dǎo)線269給壁爐265R、267R和266R、268R及腳爐269R、271R和270R、272R提供單相380V交流電源。243QS、244QS為I端、Ⅱ端司機室窗加熱開關(guān)，245QS、246QS為I端、Ⅱ端司機室取暖開關(guān)，它有三個位置：中間“O”位為關(guān)斷，“強”位是腳爐、壁爐同時開，“弱”位是開通壁爐、關(guān)斷腳爐。自動開關(guān)232QA、233QA分別為各自回路的過流保護而設(shè)置。SS6B型電力機車1031號以后司機室空調(diào)為三相380V電源供電，電源取自導(dǎo)線201、202，經(jīng)隔離變壓器1QT、空調(diào)逆變器1AS分別給空調(diào)機1EV、2EV提供三相380V工作電源。（2）220V單相負(fù)載電路220V電源取自導(dǎo)線202、206，經(jīng)自動開關(guān)231QA給熱風(fēng)機298EH、299EH和空氣干燥器提供工作電源，自動開關(guān)231QA作該回路過流保護，241QS、240QS分別為熱風(fēng)機298EH、299EH隔離開關(guān)；81QS1、81QS2為空氣干燥器隔離開關(guān)，488EL1、488EL2為空氣干燥器指示燈串聯(lián)在空氣干燥器220V回路中。熱飯電爐258R、259R電源由另一路徑轉(zhuǎn)換開關(guān)238QS、239QS至220V電源插座292XS、293XS供電，該插座亦可供220V電源使用，自動開關(guān)229QA作該回路的過流保護。中間繼電器284KE的作用為：機車在電網(wǎng)下，連通導(dǎo)線206—b6而接通220V電路回路；機車在使用庫內(nèi)電源時，連通導(dǎo)線206—200（地線），使機車在庫內(nèi)亦可獲得220V電壓。SS6B1001-1030號電力機車司機室空調(diào)為單相220V電源供電，一路經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)240QS、空調(diào)穩(wěn)壓器278AS給空調(diào)機280EV提供工作電源。圖2.3380V單相負(fù)載電路圖2.4220V單相負(fù)載電路2.2.4保護電路（1）安全保護287YV為機車各室門、高壓柜門的聯(lián)鎖安全保護閥。保護閥287YV由兩路供電：一路從控制電路直流110V電源線531經(jīng)主電路入庫轉(zhuǎn)換開關(guān)20QP、50QP聯(lián)鎖，車頂門行程開關(guān)297QP聯(lián)鎖送至287YV線圈；另一路電源取自主變壓器輔助繞組a6一x6的交流380V，經(jīng)變壓器281TC、整流橋290U轉(zhuǎn)換成直流110V送至287YV線圈。由此構(gòu)成的保護閥雙電源供電狀態(tài)，即使出現(xiàn)控制電路關(guān)斷而機車高壓供電依然存在的情況，287YV仍得電，門聯(lián)鎖鎖閉，各室門依然不能打開，達到確保人身安全的目的。（2）接地保護在變壓器輔助繞組x6與地之間設(shè)有輔助電路接地保護電路。這個系統(tǒng)由輔接地繼電器285KE、整流元件291U、限流電阻262R、電容257C及輔接地故障開關(guān)237QS組成。輔接地保護屬有源保護裝置，支路經(jīng)110V控制電源后接地。當(dāng)輔助電路某點接地時，輔接地保護系統(tǒng)形成回路，285KE動作吸合，其輔助聯(lián)鎖使主斷路器分閘線圈得電跳閘，司機臺輔接地信號顯示。此時285KE常閉聯(lián)鎖開斷，回路串人電阻263R以免出現(xiàn)大電流而燒損接地繼電器。同時經(jīng)由285KE自身聯(lián)鎖和恢復(fù)中間繼電器562KA聯(lián)鎖接通“自鎖”回路，保持信號記憶。故障解除后，借助主斷路器合閘操作，常閉聯(lián)鎖斷開使285KE恢復(fù)。在限流電阻262R兩端并接電容257C的目的是為了使285KE動作時能可靠吸合，以提高保護系統(tǒng)的可靠性。237QS是輔接地保護故障隔離開關(guān)，若確定輔助電路有一點接地且不能排除時，可切斷保護電路，使機車維持故障運行，此時要求司機嚴(yán)密監(jiān)視各輔機工作狀態(tài)，以確保行車安全。圖2.5保護電路（3）輔機保護SS6B型電力機車輔助電機采用自動開關(guān)做過流保護。自動開關(guān)具有兩種保護功能，即瞬時電磁脫扣的短路保護和熱脫扣動作的過載保護。當(dāng)發(fā)生短路故障時，自動開關(guān)在0.5s內(nèi)開斷；過載保護具有反時限特性，過載電流愈大，動作時間愈短；過載電流較小，則保護動作時間較長。該保護的特點是：分?jǐn)嗄芰^高，保護動作時，只切斷發(fā)生故障的相應(yīng)支路。因自動開關(guān)的保護特性具有分散性，所以其保護特性的整定和校核非常關(guān)鍵。需要注意的是：自動開關(guān)在保護動作后，無法立即恢復(fù)，需過2-3min熱元件冷卻復(fù)位后，才能重新合上動作鈕扣。（4）過電壓保護采用跨接在輔助繞組a6-x6兩端間的R-C過電壓保護電路,由電阻260R、電容255C組成，吸收過電壓。（5）過電流保護輔助電路過電流保護采用電流繼電器282KC。在輔助繞組短路或其他原因造成輔助電路短路，其電流超過2800A時，282KC吸合動作使機車主斷路器分閘，并顯示輔助過流信號。2.3輔助電路的設(shè)備SS4B型交流傳動貨運機車的輔助電氣系統(tǒng)是由輔助變流器、各輔助機組及輔助加熱設(shè)備等組成。該系統(tǒng)具有電壓穩(wěn)定、平衡、節(jié)能、低噪音、維護工作量小等優(yōu)點，有利于各輔助電機運行。對于機車來說，每輛機車裝載有2組輔助變流器，正常工作時，一組（UA11）實行VVVF控制，另一組（UA12）實行CACF控制。但是，當(dāng)某一個輔助變流器發(fā)生故障時，另一組輔助變流器則滿載投入，以CACF控制模式提供能量。2.3.1三相輔助電路SS4B型交流貨運電力機車輔助變流系統(tǒng)的供電電路是由主變壓器輔助繞組、輔助變流器、濾波電感和濾波電容、接觸器、自動開關(guān)、輔助電動機等組成。具體電路如圖2.6所示。輔助變流器UA11、UA12分別有主變壓器的兩個輔助繞組供電，兩個輔助繞組的電壓均為399V。每個輔助變流器的輸出側(cè)都加有濾波電感和濾波電容組成的正弦波濾波器，這樣逆變器輸出的正弦波給各輔機供電，從而大大的降低了對輔助繞組匝間絕緣的要求，提高輔機的使用壽命，機車上各輔助電動機均通過各自的自動開關(guān)與正弦波濾波器連接，除2臺空氣壓縮機外，均不設(shè)電磁接觸器，使輔助電動機電路簡單、可靠。圖2.6SS4B型電力機車輔助電動機供電電路原理圖2.3.2輔助變流器一臺機車共設(shè)置有2套輔助變流器，分別同2套牽引變流器安裝在一起，組成牽引變流裝置。每一組輔助變流器由整流電路、中間直流環(huán)節(jié)、逆變電路等組成。整流電路采用四象限整流，并串有平波電抗器。為了保證逆變器輸入電壓穩(wěn)定，在整流輸出電路并聯(lián)電容器，因此可以看成是恒壓源。每套輔助逆變器的輸出均可有VVVF和CVCF兩種工作方式，可以按連接的輔助電動機的情況需要，工作在適當(dāng)?shù)姆绞?。在正常情況下，2套輔助變流器基本上一50%的額定容量工作，輔助變流器1（APU1）工作在VVVF方式，輔助變流器2（APU2）工作在CVCF方式，分別為輔助電動機供電。當(dāng)某一套發(fā)生故障時，另一套可以承擔(dān)機車全部輔助電動機的負(fù)載，不需要切除任何輔助電動機王堅,桂衛(wèi)華,年曉紅,李祥飛.牽引電機無速度傳感器間接定子量控制系統(tǒng)研究[J].鐵道學(xué)報.2010(06)。此時，輔助變流器在CVCF方式工作，仍能保證輔助電動機能滿功率運行，輔助電動機負(fù)載功率的控制由機車微機控制系統(tǒng)自動來完成。王堅,桂衛(wèi)華,年曉紅,李祥飛.牽引電機無速度傳感器間接定子量控制系統(tǒng)研究[J].鐵道學(xué)報.2010(06)由于輔助繞組的電壓為399V，即使接觸網(wǎng)電壓在17.5—31.5KV范圍內(nèi)變化，整流電壓仍能保證輔助逆變器的輸出電壓達到380V，保證輔助電動機的正常運行。輔助變壓器內(nèi)部設(shè)有過壓、過流、接地保護。2.3.3輔助變流器供電電路輔助變流器UA11的輸出首先經(jīng)過正弦波濾波器LC1，在經(jīng)過接觸器KM11給牽引風(fēng)機電動機MA11、MA12、MA1、MA14、MA15、MA16和復(fù)合冷卻風(fēng)機電動機MA17、MA18供電。由于以上負(fù)載屬于風(fēng)機類負(fù)載，輔助變流器可工作在變頻變壓狀態(tài)。輔助變流器UA12的輸出首先經(jīng)過正弦波濾波器LC2，在經(jīng)過接觸器KM12給空氣壓縮機電動機MA19、MA20、主變壓器油泵MA21、MA22、司機室空調(diào)EV11、EV12、2臺牽引變流器水泵WP、2臺輔助變流器通風(fēng)機APBM以及其他輔助設(shè)備（加熱器等）供電。由于以上負(fù)載屬于泵類負(fù)載，輔助變流器工作在定頻定壓狀態(tài)。同時輔助變流器UA11、UA12的中間直流還向UC（DC110V電源裝置）供電。在輔助變流器1或輔助變流器2發(fā)生故障的情況下，開斷其相應(yīng)的輸出接觸KM11或輸出接觸器KM12，在閉合故障轉(zhuǎn)換裝置KM20，把故障輔助變流器的負(fù)載切換到另一個輔助變流器上，由該輔助變流器對全車的三相輔助電動機供電。2.3.4輔助電動機電路機車上的各輔助電動機均通過各自的自動開關(guān)與輔助變流器連接，除2臺空氣壓縮機外，均不設(shè)電磁接觸器，使得輔助電動機電路更簡化、更可靠。當(dāng)輔助變流器采用軟啟動方式啟動時，除空氣壓縮機電動機外，其他輔助電動機也隨之啟動?？諌嚎s機的啟動受電磁接觸器的控制，電磁接觸器受機車司機控制扳鍵開關(guān)和總風(fēng)缸空氣壓力繼電器的控制。2.3.5輔助電動機電路的保護系統(tǒng)（1）輔助系統(tǒng)主電路接地保護在輔助變流器UA11、UA12內(nèi)部，分別設(shè)有1套接地保護裝置，進行輔助系統(tǒng)主電路的接地保護。當(dāng)對應(yīng)輔助回路發(fā)生故障且只有一點接地時，可以控制電器柜內(nèi)對應(yīng)的接地故障轉(zhuǎn)換開關(guān)置“中立位”，繼續(xù)維持機車運行，回段后再行處理，或者將故障的輔助變流器切除，機車維持一組輔助變流器供電，回段后再行處理。（2）輔助變流器的過流和過載保護在每一組輔助變流器的輸入回路中，設(shè)有輸入電流互感器ACCT，起控制和監(jiān)視變流器充電電流及輔助繞組短路電流的作用，其動作保護值為1600A，保護發(fā)生時，四象限整流器的門極均被封鎖，工作接觸器K、AK均斷開，同時向微機控制系統(tǒng)發(fā)出跳主斷的信號，該故障消除后10s內(nèi)自動復(fù)位，如果此故障在2分鐘內(nèi)連續(xù)發(fā)生2次，該輔助變流器將被鎖死，必須切斷輔助變流器的控制電源，才可解鎖。在每一組輔助變流器的輸入回路中，設(shè)有輸出電流互感器CTU和CTW，對輔助電動機回路過載及輔助電動機三相不平衡起控制和監(jiān)視保護作用，輔助電動機回路過載保護的動作之為850A。保護發(fā)生時，逆變器的門極均被封鎖，同時向微機控制系統(tǒng)發(fā)出跳主斷信號。該故障消除后10s內(nèi)自動復(fù)位，如果此故障在2分鐘內(nèi)連續(xù)發(fā)生6次，該輔助變流器將被鎖死，必須切斷輔助變流器的控制電源，才可解鎖。（3）輔助變流器中間直流回路電壓保護輔助變流器中間直流回路設(shè)有兩組電壓監(jiān)測環(huán)節(jié)，其中DCPT4是用于四象限整流器的控制，DCPT5是用于逆變器的控制；當(dāng)DCPT5監(jiān)測到中間回路電壓大于675 V時，中間回路電壓保護環(huán)節(jié)動作周明磊,游小杰,王琛琛.低開關(guān)頻率下PWM調(diào)制方法研究[J].北京交通大學(xué)學(xué)報.2010(05)，逆變器門極被封鎖，逆變器停止輸出；當(dāng)DCPT4監(jiān)測到中間回路電壓大于等于825V或小于675V時，四象限整流器門極被封鎖，四象限整流器停止輸出。周明磊,游小杰,王琛琛.低開關(guān)頻率下PWM調(diào)制方法研究[J].北京交通大學(xué)學(xué)報.2010(05)（4）輔助變流器輸入電壓的保護當(dāng)輔助變流器的輸入電壓（即輔助繞組的輸出電壓）低于283V時（即網(wǎng)壓低于17.5KV時），四象限整流器門極被封鎖，工作接觸器K、AK斷開，四象限整流器停止輸出。當(dāng)輔助變流器的輸入電壓高于502V時（即網(wǎng)壓高于31.5KV時），過壓保護環(huán)節(jié)動作，四象限整流器門極被封鎖，工作接觸器K、AK斷開，四象限整流器停止輸出。（5）110V充電模塊輸入電源的短路過載保護每組輔助變流器均可向110V充電模塊提供DC750電源，輸出電源回路通過熔斷器DF進行短路過載保護，熔絲額定值為215A。當(dāng)DF出現(xiàn)熔斷后，輔助變流器將通過微機控制系統(tǒng)TCMS。進行110V充電模塊輸入電源的轉(zhuǎn)換，由另一組的輔助變流器向110V充電模塊提供直流電源，同事微機顯示屏也進行相應(yīng)的故障記錄和顯示。第3章SS4B型電力機車輔助電路繼電保護及配置3.1本設(shè)計繼電保護裝置原理概述3.1.1380V線路電流速斷保護是根據(jù)短路時通過保護裝置的電流來選擇動作電流的，以動作電流的大小來控制保護裝置的保護范圍；有無時限電流速斷和延時電流速斷，采用二相二電流繼電器的不完全星形接線方式，本設(shè)計選用無時限電流速斷保護。3.1.2380V線路過電流保護是利用短路時的電流比正常運行時大的特征來鑒別線路發(fā)生了短路故障，其動作的選擇性由過電流保護裝置的動作具有適當(dāng)?shù)难訒r來保證，有定時限過電流保護和反時限過電流保護；本設(shè)計與電流速斷保護裝置共用兩組電流互感器，采用二相二繼電器的不完全星形接線方式，選用定時限過電流保護，作為電流速斷保護的后備保護，來切除電流速斷保護范圍以外的故障，其保護范圍為本線路全部和下段線路的一部分。3.1.3平行雙回線路橫聯(lián)方向差動保護通過比較兩線路的電流相位和數(shù)值相同與否鑒別發(fā)生的故障;由電流起動元件、功率方向元件和出口執(zhí)行元件組成，電流起動元件用以判斷線路是否發(fā)生故障，功率方向元件用以判斷哪回線路發(fā)生故障，雙回線路運行時能保證有選擇的動作。該保護動作時間0S，由于橫聯(lián)保護在相繼動作區(qū)內(nèi)短路時，切除故障的時間將延長一倍，故加裝一套三段式電流保護，作為后備保護。3.1.4變壓器瓦斯保護利用安裝在變壓器油箱與油枕間的瓦斯繼電器來判別變壓器內(nèi)部故障；當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時，電弧使油及絕緣物分解產(chǎn)生氣體。故障輕微時，油箱內(nèi)氣體緩慢的產(chǎn)生，氣體上升聚集在繼電器里，使油面下降，繼電器動作，接點閉合，這時讓其作用于信號，稱為輕瓦斯保護；故障嚴(yán)重時，油箱內(nèi)產(chǎn)生大量的氣體，在該氣體作用下形成強烈的油流，沖擊繼電器，使繼電器動作，接點閉合，這時作用于跳閘并發(fā)信，稱為重瓦斯保護。3.1.5變壓器縱聯(lián)差動保護按照循環(huán)電流的原理構(gòu)成。在變壓器兩側(cè)都裝設(shè)電流互感器，其二次繞組按環(huán)流原則串聯(lián)，差動繼電器并接在回路壁中，在正常運行和外部短路時，二次電流在臂中環(huán)流，使差動保護在正常運行和外部短路時不動作，由電流互感器流入繼電器的電流應(yīng)大小相等，相位相反，使得流過繼電器的電流為零；在變壓器內(nèi)部發(fā)生相間短路時，從電流互感器流入繼電器的電流大小不等，相位相同，使繼電器內(nèi)有電流流過。本設(shè)計采用較經(jīng)濟的BCH-2型帶有速飽和變流器的繼電器，以提高保護裝置的勵磁涌流的能力。3.2主變壓器繼電保護裝置設(shè)置變壓器為SS4B型電力機車輔助電路的核心設(shè)備，根據(jù)其故障和不正常運行的情況，從反應(yīng)各種不同故障的可靠、快速、靈敏及提高系統(tǒng)的安全性出發(fā)，設(shè)置相應(yīng)的主保護、異常運行保護和必要的輔助保護如下。接入系統(tǒng)方案：根據(jù)一次接入系統(tǒng)設(shè)計，本SS4B型電力機車輔助電路采用內(nèi)橋接線，為終端負(fù)荷SS4B型電力機車輔助電路，常用運行方式中無穿越功率，根據(jù)系統(tǒng)繼電保護現(xiàn)狀，在本所不再裝設(shè)380V線路保護，當(dāng)380V線路發(fā)生故障時，由電源點CI和CII對側(cè)線路保護切斷故障線路。3.2.1380V進線主變保護保護配置（1）主變與進線斷路器和380V內(nèi)橋斷路器組成差動保護，瞬時動作跳主變二側(cè)斷路器和380V內(nèi)橋斷路器。接線方式：高、低壓兩側(cè)差動ＣＴ均采用星形接線，高壓側(cè)取主變380V隔離手車柜保護CT，低壓側(cè)取主變10kV出線保護CT，通過軟件平衡兩側(cè)電流，補償二次電流相位。ＣＴ二次斷線告警（差動出口：小電流閉鎖／大電流開放，定值可設(shè)定）差流顯示及越限告警故障錄波（要求至少記錄故障前5個周波到故障后5個周波的相關(guān)故障模擬量）（2）復(fù)合電壓啟動過電流保護接線方式：電流取主變380V隔離手車柜保護CT，電壓取主變10kV側(cè)，復(fù)合低電壓和負(fù)序電壓。功能組成：過流第Ｉ時限跳低壓母分，第II時限跳同側(cè)380V進線斷路器和主變10kV側(cè)斷路器及380V（3）過負(fù)荷告警及聯(lián)切負(fù)荷第一時限（不小于9秒）告警，第二時限（不小于1800秒）出口聯(lián)切10kV線路（每臺主變過負(fù)荷聯(lián)切線路出口不小于6個）。（4）非電量保護及有關(guān)開關(guān)量采入·本體輕、重瓦斯（動作于跳閘/信號，可切換）·分接開關(guān)輕、重瓦斯（動作于跳閘/信號，可切換）·壓力釋放（動作于跳閘/信號，可切換）·主變油溫過高告警（5）控制回路斷線告警3.2.2380V線路保護功能配置：（1）三相兩段式電流保護及其后加速（2）接地選線接地選線是作為380V線路保護單元內(nèi)部的一個測量功能模塊，另外配置一個通訊式接地選線裝置用于采集信號，合成零序電壓進行分析判斷，具備接地試跳功能；接地選線的軟件功能須適應(yīng)中性點不接地系統(tǒng)和經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，接地選線的原理應(yīng)為功率方向+小波分析，從原理上滿足沒有選線死區(qū)要求。（3）低頻減載頻率測量誤差不大于±0.05Hz，動作頻率、動作延時及滑差df/dt應(yīng)分別可調(diào)。（4）重合閘重合閘時間整定范圍不小于0.5～9.9s，步長≤0.1s；重合閘可投退；采用保護/不對應(yīng)啟動方式，可投退，全線電纜線路則不配合重合閘；低頻減載動作閉鎖重合閘，可投退；彈簧機構(gòu)儲能未緒閉鎖重合閘，可投退。（5）控制回路斷線告警（6）故障錄波要求至少記錄故障前5個周波到故障后5個周波的相關(guān)故障模擬量。3.2.3380V電容器保護功能配置：（1）三相兩段式電流保護（2）過電壓保護（3）失壓保護以“有電流”和“斷路器跳位”構(gòu)成或門作為閉鎖條件（4）零序電壓保護。（5）控制回路斷線告警（6）故障錄波要求至少記錄故障前5個周波到故障后5個周波的相關(guān)故障模擬量。3.2.4380V接地變保護功能配置：（1）三相兩段式電流保護（2）高壓側(cè)過負(fù)荷保護（3）低壓側(cè)零序電流保護（4）超溫保護。（5）控制回路斷線告警（6）故障錄波要求至少記錄故障前5個周波到故障后5個周波的相關(guān)故障模擬量。3.2.5380V母分保護380V母分?jǐn)嗦菲髟O(shè)計考慮不設(shè)置保護，而只設(shè)置備自投裝置，該裝置（1）至少具有三相兩段式電流保護。（2）主變過電流保護第I時限出口跳380VkV母分。（3）控制回路斷線告警。（4）故障錄波。要求至少記錄故障前5個周波到故障后5個周波的相關(guān)故障模擬量。3.2.6異常運行保護和必要的輔助保護溫度保護（以檢測變壓器的油溫，防止變壓器油劣化加速）和冷卻風(fēng)機自啟動（用變壓器一相電流的70%來啟動冷卻風(fēng)機，防止變壓器油溫過高）。第4章380V線路主保護選擇與整定4.1電流、電壓保護整定計算考慮原則4.1.1電流、電壓保護的構(gòu)成原理及使用范圍電流、電壓保護裝置是反應(yīng)相間短路基本特征（，并接于全電流、全電壓的相間保護裝置。整套電流、電壓保護裝置一般由瞬時段、定時段組成，構(gòu)成三段式保護階梯特性。三段式電流、電壓保護一般用于110V及以下電壓等級的單電源出線上，對于雙電源輻射線可以加方向元件組成帶方向的各段保護。三段式保護的Ⅰ、Ⅱ段為主保護，第Ⅲ段為后備保護段。Ⅰ段一般不帶時限，稱瞬時電流速斷，或瞬時電流閉鎖電壓速斷，其動作時間是保護裝置固有的動作時間。Ⅱ段帶較小延時，一般稱為延時電流速斷或延時電流閉鎖電壓速斷。Ⅲ段稱為定時限過電流保護，帶較長時限。對于6—10KV線路一般采用兩段式保護。兩段式保護的第一段為主保護段，第二段為后備保護段。電流、電壓保護簡單可靠，有一定反映弧光電阻的能力，因此，當(dāng)保護性能滿足要求基本要求時，應(yīng)優(yōu)先采用。4.1.2對電流、電壓保護裝置的基本要求及整定計算考慮原則（1）保護區(qū)及靈敏度保護裝置第Ⅰ段，要求無時限動作，保護區(qū)不小于線路全長的20%。第Ⅱ段電流定值在本線路末端故障時靈敏度滿足：1、對50km以上的線路不小于1.32、對20～50km的線路不小于1.43、對20km以下的線路不小于1.5第Ⅲ段電流定值在本線路末端故障時要求靈敏系數(shù)不小于1.5，在相鄰線路末端故障時，力爭靈敏系數(shù)不小于1.2。（2）定值配合及動作時間保護定值的配合包括電流、電壓元件定值的配合及動作時間的配合。電流、電壓元件定值由可靠系數(shù)保證，動作時間定值由時間級差保證。保護裝置第Ⅰ段一般只保護本線的一部分，不與相鄰線配合。第Ⅱ段一般與相鄰線路第Ⅰ段配合，當(dāng)靈敏度不足時，可與相鄰線路第Ⅱ段配合。第Ⅲ段與相鄰線路第Ⅲ段配合，當(dāng)靈敏度足夠時，為了降低Ⅲ段動作時間，也可與相鄰線路第Ⅱ段配合整定。（3）計算用運行方式及短路電流保護定值計算，靈敏度校驗及運行方式選擇，均采用實際可能的最大、最小的方式及一般故障類型，不考慮特殊方式及雙重的復(fù)雜故障類型，對于無時限動作或遠(yuǎn)離電廠的保護，整定計算是不考慮短路電流衰減。（4）系統(tǒng)振蕩及發(fā)電機自啟動電流、電壓保護裝在雙電源線路上，一般用整定值躲開振蕩影響，而不設(shè)振蕩閉鎖裝置，以便簡化保護。對于振蕩中心附近的母線單電源出線，當(dāng)系統(tǒng)振蕩可能拒動時，應(yīng)設(shè)低電壓保護裝置，以保證線路故障可靠切除。對應(yīng)電動機自啟動可能造成后備保護誤動時，應(yīng)從定值上躲開或加低電壓閉鎖，以防止誤動。4.2電流閉鎖電壓保護4.2.1瞬時電流閉鎖電壓速斷保護如果電源容量小、線路短、運行方式變化大，或短線路帶較大容量的變壓器（，經(jīng)計算證明采用瞬時電流速斷保護或無選擇性電流速斷保護不能保證足夠的靈敏性時，可以采用瞬時電流閉鎖電壓速斷保護。這種保護可用于380V線路。瞬時電流閉鎖電壓速斷保護裝置接線只需把時間繼電器換成中間繼電器即可。這種保護除用作單回線具有時限階段的保護裝置的瞬動段和作為向降壓變壓器供電的單回線的主保護外，也可與自動重合閘裝置配合，構(gòu)成多段串聯(lián)的放射式線路的主保護。4.2.2保護裝置電流元件、電壓元件動作值的整定計算按在某一主要運行方式下電流、電壓元件具有相同的保護范圍整定瞬時電流閉鎖電壓速斷保護作為本線路的第一段時，為了使該保護裝置在某一主要運行方式下，具有較大的保護范圍，保護裝置電流元件和電壓元件的動作值可按在該運行方式下具有相同的保護范圍整定。作為電流元件的電流繼電器一次動作電流為：(4-1)式中:——額定線電壓；——主要運行方式下保護安裝處母線上的系統(tǒng)總電抗；——相應(yīng)于電流元件及電壓元件保護范圍的線路；——被保護線路的電抗；——可靠系數(shù)，可取。根據(jù)計算出的動作電流值后，還應(yīng)該按躲過電壓回路發(fā)生斷線時，被保護線路的最大負(fù)荷電流進行校驗，在確定最大負(fù)荷電流時，必須選取實際可能出現(xiàn)的最嚴(yán)重的運行方式作為計算根據(jù)。4.2.3限時電流閉鎖電壓速斷保護限時電流速斷保護與其相鄰線路或設(shè)備的速動保護配合，在被保護線路末端短路時，有時不能保證足夠的靈敏性，在這種情況下，可考慮選用限時電流閉鎖電壓速斷保護，如圖4-1所示。圖4.1限時電流閉鎖電壓速斷保護接線圖圖4.1也可以省去兩只電壓繼電器，而由電壓繼電器再啟動一只中間繼電器，由此中間繼電器的兩對常開觸點中的一對發(fā)斷線信號，另一對常開觸點與電流繼電器常開觸點串接，構(gòu)成限時電流閉鎖電壓速斷保護。4.2.4繼電器動作值及保護的靈敏性校驗1.繼電器的動作值計算對于單側(cè)電源線路，一般采用一段或兩段電流速段或電流速段或電壓電流連鎖速段保護和過電流保護。對于本線路采用限時電流閉鎖電壓速段保護作為主保護。保護整定如下:(1)因為側(cè)為變壓器的速段保護，所以當(dāng)下一級為變壓器的速動保護時，限時電流閉鎖電壓速段保護的電流，電壓整定計算如下：電流元件的整定計算：（4-2）電壓元件的整定計算：（4-3）取所以：電壓元件的靈敏度校驗：滿足要求。(2)繼電器的動作值及保護的靈敏性校驗電流繼電器的動作值計算：（4-4）電壓繼電器的動作值計算：所以：保護的靈敏性校驗同電壓元件的靈敏校驗已滿足過電流保護，過電流保護作為本線路的后備保護。(3)過電流的動作電流計算公式：（4-5）所以：(4)靈敏度校驗：滿足要求。4.2.5過電流保護的接線方式和靈敏性校驗接線方式有3種:（1）三相星形接線方式這種接線方式應(yīng)用在非直接接地系統(tǒng)，主要有以下缺點：①需要三個電流互感器和三個繼電器，元件多，接線復(fù)雜，費用較貴。②用在平行線路時，如保護的動作時間相同，發(fā)生不同線路的兩點接地故障時，動作切除兩線路的機會為100%，降低了供電的可靠性。由于以上原因，三相星形接線方式在非直接接地系統(tǒng)過電流保護中用的較少。（2）兩相不完全星形接線方式圖4-2僅示出定時限特性的兩相兩繼電器瞬時電流速斷及過電流保護的接線圖。圖中速斷保護和過電流保護部分各有兩只電流繼電器分別接在A、C兩