牵引供电系统保护原理.PPT

高速铁路牵引供电系统保护原理 北京铁路电气化学校 AT(自耦变压器)供电方式 全并联AT供电系统 在复线AT供电方式的基础上，将上下行牵引网的接触线（T）、钢轨（R）和负馈线（F）在变电所出线处及AT所处通过横联线并联起来。 上下行牵引网虽然都有各自的断路器，但在正常情况下均为一用一备运行方式，即上下行牵引网共用一台断路器。 全并联AT供电系统 1.1 继电保护概述 一、电力系统构成及运行状态 ①电力系统的构成 发电→输电→变电→用电 ②电力系统的运行状态 ◆短路（电压↓，电流↑） ◆不正常运行状态 二、继电保护的作用 ①定义 反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置 ②作用 ◆切除故障 自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到损坏，保证无故障部分迅速恢复正常运行。 ◆反应不正常运行状态 根据运行维护条件，动作于发信号或跳闸，一般不要求迅速动作（延时动作）。 ③基本原理 ◆提取电力系统元件在三种运行状态下的“差异”； ◆区分出三种运行状态（故障、不正常、正常）； ◆识别出发生故障和出现异常的元件； ◆完成继电保护任务。 电流增大-----过电流保护 电压降低-----低电压保护 电流电压间的相位角会发生变化-----方向保护 电流电压的比值发生变化-------距离保护（阻抗保护） 电流差动保护 非电量保护-----瓦斯保护，过热保护等 电流保护原理图 三、对继电保护的基本要求 ①可靠性 ◆安全性 要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作（不误动）。 ◆依赖性 在保护范围内发生应该动作的故障时应可靠动作（不拒动）。 提高不误动的安全性措施与提高不拒动的依赖性措施相互矛盾。 ②选择性 保护装置动作时，在可能最小的区间将故障从系统中切除，最大限度的保证系统中无故障部分继续运行。 ◆只应由装在故障元件上的保护装置动作切除故障； ◆相邻元件的保护装置对它起后备保护的作用。 ③速动性 尽可能快的切除故障，以减少设备和用户在大短路电流和低电压下的运行时间，降低设备的损坏程度，提高系统运行的稳定性。 需要快速切除的故障： ◆高压输电线路上的故障（系统稳定性）； ◆发电厂或重要用户的母线电压低于允许值（一般为0.7倍额定电压）； ◆大容量的发电机、变压器及电动机内部发生的故障； ◆线路导线截面过小，不允许延时切除的故障； 故障切除时间=保护装置动作时间+断路器动作时间 ④灵敏性 对保护范围内发生故障和不正常运行状态的反应能力，一般用灵敏系数和灵敏度衡量。增大灵敏度，增大保护动作的依赖性，但有时与保护的安全性相矛盾。 上述四个基本要求是评价和研究继电保护性能的基础。在它们之间，既有矛盾的一面，又要根据被保护元件在电力系统中的作用，使以上四个基本要求在所配置的保护中得到统一。 1.2 电流保护原理 ◆电流速断保护 ◆限时电流速断保护 ◆过电流保护 一、电流速断保护（电流Ⅰ段） ——当所在线路保护范围内发生短路时，反应电流增大而瞬时动作切除故障的电流保护。 整定计算 保护范围校验 二、限时电流速断保护（电流Ⅱ段） ——切除本线路上电流速断保护范围以外的故障，作为电流速断保护的后备保护。 动作时限 对限时电流速断保护的评价 三、定时限过电流保护（电流Ⅲ段） ——反应电流增大而动作，它要求能保护本条线路的全长和下一条线路的全长。作为本条线路主保护拒动的近后备保护，也作为下一条线路保护和断路器拒动的远后备保护。 动作时限 灵敏度校验 评价 1.3 距离保护原理 一、问题的提出 ◆高压长距离重负荷输电线路，负荷电流大，线路末端短路时，短路电流的数值和负荷电流相差不大，故电流保护不能满足灵敏度的要求； ◆电流速断保护受电网运行方式的影响，保护范围不稳定，甚至无保护范围。 距离保护是反应保护安装处至故障点的距离（阻抗大小）而确定动作时限的一种保护装置（阻抗保护）----牵引网的主保护。 二、距离保护的工作原理 三、距离保护的整定 四、距离保护的时限特性 ◆电压回路断线闭锁 ◆振荡闭锁 当电力系统失去同步而发生振荡时，电流、电压将在很大范围内作周期性变化，阻抗继电器的测量阻抗也将随之变化，这就可能引起保护装置误动作。 ◆电弧电阻对保护的影响 在短路点一般都有过渡电阻，其中主要是电弧电阻。它的存在使短路电流减小，阻抗增大，阻抗角变小，对于阻抗继电器有时会影响到保护的正确动作。 一般采用偏移阻抗继电器提高躲负荷能力 1.4 牵引网馈线保护 一、牵引供电系统的特点 ◆单相、移动、冲击性负荷； ◆负荷电流变化范围大； ◆负荷电流中的谐波含量高（20%～30% ），在再生工况下更高（可