牽引網(wǎng)保護-牽引網(wǎng)保護及自動裝置配置（繼電保護運行檢修課件）

牽引網(wǎng)保護第一章牽引網(wǎng)饋線微機保護裝置的動作邏輯圖第二章牽引網(wǎng)保護及自動裝置配置牽引網(wǎng)保護配置方案牽引網(wǎng)的特點電力系統(tǒng)的三種運行狀態(tài)01牽引網(wǎng)保護及自動裝置配置牽引網(wǎng)的特點牽引網(wǎng)結構復雜，工作條件惡劣，因而發(fā)生短路故障的概率較高。短路點電弧可能使接觸線燒壞。電弧電流越大，持續(xù)時間越長，接觸線被燒壞的可能性也就越大。而接觸網(wǎng)又無備用。為了減少短路造成的破壞程度和損失，要求一旦發(fā)生短路應盡快將其切除。因此，加強保護裝置就顯得特別重要。牽引網(wǎng)屬于單相交流供電網(wǎng)，其正常工作相當于兩相運行，牽引網(wǎng)的對地短路是兩相短路。牽引網(wǎng)的結構復雜，運行條件差，短路故障發(fā)生率高。牽引負荷是移動的，牽引網(wǎng)負荷電流變化劇烈，最大負荷很大，對保護裝置的工作十分不利。牽引網(wǎng)的供電對象是牽引列車在鐵路上奔馳的交流電力機車，其位置不斷移動，負荷電流不斷移動，負荷電流變化范圍很大。當一個供電臂有幾列列車運行時，饋線電流可達到600～800A。當采用雙機牽引或三機牽引時，饋線電流可超過1000A。牽引網(wǎng)保護及自動裝置配置牽引網(wǎng)的特點由于牽引網(wǎng)為長距離、大阻抗、重負荷線路（牽引網(wǎng)的阻抗比一般電力系統(tǒng)輸電線路的阻抗要大），在系統(tǒng)最小運行方式下，當供電臂末端短路時，短路電流較小，牽引網(wǎng)最大負荷電流大，這兩個因素共同作用，致使一般電流保護無法使用，所以遠點短路時短路電流的數(shù)值與最大負荷電流接近，要求采用高靈敏度的保護裝置。而近點短路時，短路電流的數(shù)值又相當大，為避免燒壞接觸線擴大事故范圍，要求保護裝置快速動作。牽引網(wǎng)的負荷阻抗角較大，電力機車的功率因數(shù)角也變大；牽引網(wǎng)短路阻抗較小，因此阻抗中電阻的成分比較大。牽引網(wǎng)負荷電流的波形畸變大，電流中含有大量的三次諧波分量，將導致保護裝置誤動作。短路時由于電力機車退出工作，所以短路電流曲線基本為正弦波，其三次諧波一般不超過2%～3%。因此，可以利用三次諧波含量的不同來區(qū)分短路故障（的短路電流）與正常工作狀態(tài)（的負荷電流）。牽引網(wǎng)保護及自動裝置配置牽引網(wǎng)保護配置方案由于交流牽引網(wǎng)負荷與短路參數(shù)的特點，牽引網(wǎng)保護一般采用帶方向性的距離保護作為主保護，而用電流增量保護作為輔助保護，同時通常均設自動重合閘裝置。主要有以下幾種：（1）牽引網(wǎng)的距離保護（2）自適應距離保護（3）利用牽引網(wǎng)中電流增量構成的保護1、牽引網(wǎng)距離保護交流牽引網(wǎng)通常采用四邊形特性方向阻抗繼電器的距離保護作為主保護，一般設二段距離保護。牽引網(wǎng)保護及自動裝置配置牽引網(wǎng)保護配置方案1、牽引網(wǎng)距離保護（1）四邊形阻抗繼電器四邊形的四條邊為阻抗元件的邊界線，內部為動作區(qū)，外部為非動作區(qū)。設線路末端的最大過渡電阻為AB邊，線路始端的最大過渡電阻為OC邊，當線路任一點短路時，保護裝置所測量的阻抗值總在OABC內。如果阻抗繼電器的動作特性與此四邊形相適應，則能對線路故障起到很好的保護作用。jXRABOZKφC牽引網(wǎng)保護及自動裝置配置牽引網(wǎng)保護配置方案（2）四邊形特性方向阻抗繼電器具有以下優(yōu)點：具有更高的靈敏度和更強的躲負荷能力；反應過渡電阻的能力也較強；不會因為電壓互感器二次側斷線而誤動作；當被保護線路上只有變壓器勵磁涌流時，四邊形特性方向阻抗繼電器不會誤動作。（注意：當被保護線路上勵磁涌流和負荷電流同時存在而且比較大時，四邊形特性阻抗繼電器仍可能誤動作。因此，應采取抵制勵磁涌流的措施。）

（3）四邊形特性方向阻抗繼電器存在以下幾個缺點：比較復雜，用的相量較多，較難掌握，調試比較困難；易受高次諧波干擾而出現(xiàn)誤動或拒動的不可靠工作情況，因此，用在牽引網(wǎng)時，必須采取措施將高次諧波濾掉。（4）牽引網(wǎng)距離保護的整定原則：當線路末端短路時，保護應具有足夠的靈敏度；在正常最小負荷情況下，距離保護裝置不應誤動。牽引網(wǎng)保護及自動裝置配置牽引網(wǎng)保護配置方案①AB邊動作阻抗整定線路整定阻抗：Zset.AB＝Kk·Zkmax

式中，Kk——可靠系數(shù)，1.2～1.5Zkmax——末端短路時的最大短路阻抗②BC邊動作阻抗整定負荷整定阻抗：Zset.BC＝Kk·Zfmin式中，Kk——可靠系數(shù)，取1.1Zkmax——線路的最小負荷阻抗牽引網(wǎng)保護及自動裝置配置牽引網(wǎng)保護配置方案

2、自適應距離保護（1）自適應距離保護的優(yōu)勢對于采用整流型電力機車的電氣化鐵路，尤其是在重載的情況下，牽引負荷與再生制動電流的迭加都有可能導致常規(guī)距離保護誤動作。作為牽引網(wǎng)饋線自適應距離保護，其優(yōu)勢就是利用牽引網(wǎng)中存在的諧波電流分量生成控制量，自適應地調節(jié)阻抗繼電器的動作邊界，以提高距離保護的自適應能力。目前，各種牽引網(wǎng)饋線微機保護裝置產品中的距離保護，一般是利用牽引負荷電流中的2、3、5次諧波含量作為控制量，自適應地調節(jié)阻抗繼電器的動作邊界，從而有效的解決了諧波對距離保護的影響問題。牽引網(wǎng)保護及自動裝置配置牽引網(wǎng)保護配置方案

2、自適應距離保護（2）自適應距離保護的原理目前廣泛應用的牽引網(wǎng)饋線微機保護中的距離保護均采用帶有抑制諧波功能的自適應阻抗元件，其基本原理是在原有阻抗特性所測量的阻抗之上，加入諧波電流分量生成控制量（綜合諧波含量）和諧波抑制系數(shù)，從而對阻抗特性進行自適應調整與修正。綜合諧波含量K∑=(I2+I3+I5)/I1Zset′=Zset/(1+KhK∑)XRORsetφ1φ2φLXset牽引網(wǎng)保護及自動裝置配置牽引網(wǎng)保護配置方案（3）諧波含量的取值與距離保護的自適應能力實踐證明，諧波分量考慮的成分越大，抑制效果越好。在牽引饋線電流中不但含有豐富的2、3、5高次諧波而且7、9、11次諧波含量也很高，因此有必要在諧波抑制中加入這些諧波，以提高其精度。在饋線距離保護中，將負荷電流中的2、3、5、7、9、11次諧波的綜合諧波含量作為控制量，自適應地調節(jié)阻抗繼電器的動作邊界，可以大大提高距離保護的自適應能力。3、利用牽引網(wǎng)中電流增量構成的保護在正常負荷與故障狀態(tài)下，短時間內電流的增量是不同的，利用這個差異可構成饋線保護。正常情況下，由于電力機車電路中大電感的使用，機車電流在短時間內的增量不會很大，尤其是機車啟動時。當牽引網(wǎng)或機車發(fā)生短路時，饋線的短路電流將急速增加，其速度比正常情況高數(shù)倍或數(shù)十倍。根據(jù)這個特點構成的保護稱為△I型保護（即電流增量保護）。牽引網(wǎng)保護及自動裝置配置牽引網(wǎng)保護配置方案（1）電流增量保護的原理首先將饋線電流I經(jīng)I/V變換成電壓，并經(jīng)整流后送到各自的整定環(huán)節(jié)。其中一個回路經(jīng)△I檢出的電壓若大于基準電壓1時，則有輸出。該輸出延時300ms后，再自保持50ms，在此時限內I回路的開關閉合。I整定回路的電壓與基準電壓2比較，如為正值，則有輸出，并自保持300ms，在此時限內繼電器發(fā)出指令使斷路器跳閘。綜上所述，可以看出，△I型保護是以△I超過某一標準電壓，且需維持300ms以上才能動作的保護裝置。牽引網(wǎng)保護及自動裝置配置牽引網(wǎng)保護配置方案（2）電流增量保護的優(yōu)缺點電流增量保護的主要優(yōu)點是選擇能力比普通保護強。因為一般過電流保護是根據(jù)最大負荷電流整定的，所以一個供電分區(qū)的最大負荷電流一般能達到一列車最大電流的2倍左右。而電流增量保護除了反應穩(wěn)態(tài)最大負荷以外，還同時反應短時間內電流的增量，因此其電流整定值可適當減至一列車的最大電流，這樣不僅保護范圍將大大延長，還可以在發(fā)生高阻接地故障、異相短路故障時可靠動作。電流增量保護的主要缺點是動作時間較長。因為機車變壓器或線路上的自耦變壓器空載投入時，勵磁涌流短時間的增量也是很大的，可能造成電流增量保護的誤動作，為此必須增加保護的延時達到300ms以上，所以電流增量保護的動作時間較長。牽引網(wǎng)保護及自動裝置配置牽引網(wǎng)保護配置方案4、電流速斷保護無論變