铁路牵引变电所保护设置与整定计算举例概要

牵引变电所保护设置与整定计算举例主讲：王亚妮①②③③牵引网保护设置123继电保护的基本原理及要求内容提要4牵引网保护整定举例牵引变压器保护设置一、继电保护基本原理及要求（一）基本概念电力系统在运行过程中可能发生各种故障和不正常运行状态。故障状态是指电力系统的某一元件的正常运行状态遭到破坏而无法正常供电的一种特殊状态。不正常运行状态是指系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但未发展成为故障时的情况。电力系统最常见的故障是各种短路，不正常运行状态有过负荷、过热、系统振荡等。2020/3/242020/3/25（二）继电保护的主要作用是：1.当被保护元件发生故障时，能自动、迅速而有选择地借助断路器将故障元件从电力系统中切除，以保证系统的其它元件正常运行，并使故障元件免于继续遭受损坏。2.当被保护元件出现不正常运行状态时，保护装置能发出信号，以便值班人员采取有效措施，或由其它自动装置进行自动调整，以消除不正常运行状态。一、继电保护基本原理及要求2020/3/26电气量构成保护：电流增大、电压降低、电流与电压的相位角发生变化等。常用的保护有：电流保护、电压保护、距离（阻抗）保护、高频保护等。一、继电保护基本原理及要求（三）继电保护装置构成原理（三）继电保护装置构成原理一、继电保护基本原理及要求①②③③（四）一套完整的继电保护装置，通常应具备的四种技术性能：选择性、速动性、灵敏性和可靠性。2020/3/29一、对继电保护的基本原理及要求IIIWL1QF1保护装置1A-1QF2QF3保护装置2保护装置3A-2QF4k2WL3QF3k1WL4WL2图7-2继电保护选择性要求示意图（1）当k2点发生短路故障时，按照选择性的要求，距离短路点最近的断路器QF4先跳闸。（2）由于某种原因，距离短路点最近的保护装置或断路器拒绝动作时，相邻元件的保护装置应起后备作用。保护装置的这种后备作用是十分重要和必不可少的。1.选择性：2.速动性所谓速动性，就是要求继电保护装置能以最短的时间将故障元件从电网上切除。保护装置的速动性要求可减轻电气设备受短路电流损坏的程度，对防止故障的进一步扩大，提高电力系统自动重合闸动作的成功率有很大的帮助。一般来说，电压等级越高，负荷越重要，切除故障的时间要求越短。例如：对于110kV/10kV变配电系统中，主变压器主保护的动作时间只是保护装置的固有动作时间，不超过0.1s。2020/3/210一、对继电保护的基本原理及要求3.灵敏性继电保护装置的灵敏性，是指在保护范围内发生故障和不正常状态时，保护装置的反应灵敏程度。保护装置的灵敏度与系统的运行方式有关，在系统的最大运行方式下，最灵敏。在最小运行方式下，因为投入的电源最少，发生短路故障时短路电流最小，此时的灵敏度最低，故通常只检查最小运行方式下的灵敏度，并用KS表示。2020/3/211定值保护装置动作参数的整算值路时故障参数的最小计被保护区末端金属性短sK一、对继电保护的基本原理及要求4.可靠性保护装置的可靠性是指被保护范围内发生故障时，保护装置的可靠程度。包含下面两种含义：1.在保护装置应该动作的情况下，不因保护装置本身的某种原因而拒绝动作，即不拒动；2.在保护装置不应该动作的情况下，不因保护装置本身的某种原因而动作，即不误动。2020/3/212一、对继电保护的基本原理及要求牵引变电所保护系统主要分为以下几部分：1.牵引变压器保护(含备用变压器自投装置与进线电源失压自投装置)2.牵引网保护与馈线一次自动重合闸装置3.并联电容补偿装置保护一、对继电保护的基本原理及要求2020/3/2油箱内部故障油箱外部故障不正常运行要有绕组相间短路、绕组的匝间和层间短路、接地短路及铁芯烧损等。指变压器绝缘套管与引出线故障引起的相间短路与单相碰壳接地短路。过负荷运行、过热、油压异常、油气含量异常、油面过低、风机运转异常等。三、牵引变电所保护设置（一）牵引变压器故障类型装置名称保护功能WBH-892Z主变主保护测控装置1.差动速断保护2.二次谐波闭锁的三段式比率差动保护3.失压保护WBH-892H主变后备保护测控装置1.低电压启动的高压侧三相过流保护2.低电压启动的低压侧单相过流保护3.低压侧过电压保护4.零序过电流保护5.零序过电压保护6.反时限过负荷保护8.低压侧PT断线检测9.重瓦斯保护10.轻瓦斯保护11.温度(I、II段)保护12.压力保护13.油位保护（二）牵引变压器保护设置三、牵引变电所保护设置（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；◆负荷电流中的高次谐波含量高；◆空载投入机车牵引变压器、含有AT牵引网空载投入时，将产生励磁涌流；◆供电臂供电距离长，单位阻抗大；◆牵引网结构复杂，接触网机械故障的机率增大。因此，与电力系统中的线路保护相比，牵引网馈线保护有其特殊性。三、牵引网保护设置17三、牵引网保护设置WXB-63型微机馈线保护装置，采用以下保护方案：1.电流速断保护；2.谐波闭锁的过电流保护及其后加速保护；3.谐波闭锁的距离Ⅰ段保护；4.谐波闭锁的距离Ⅱ段及后加速保护；5.高阻接地Ⅰ段保护；6.高阻接地Ⅱ段保护；7.一次自动重合闸；8.PT断线检测。三、牵引网保护设置三、牵引网保护设置20距离保护电流保护电流增量保护距离保护：两段阻抗保护，阻抗I段为主保护，保护本馈线全长，时限0.1s阻抗Ⅱ段为后备保护，保护上下行馈线全长，时限0.35s。电流保护：按躲开最大负荷电流整定，时限0.1s电流增量保护：按躲开1列机车启动电流整定，时限为2s四、牵引网保护整定举例211.阻抗1段：电抗边整定（按供电臂最大短路电抗整定）：.max*ZDkdXKX电阻边整定（按躲开最大负荷整定）：LFFFknZDtgIKURsincos9.0max0.1ts时限（与机车保护和自耦变压器保护配合）当靠近保护安装处故障时，另一条非故障线路测量阻抗非常大，需要故障线路先跳，非故障线路才能跳闸。也可以通过联络信号使两线路同时跳闸。四、牵引网保护整定举例222.电流速断（按躲开最大负荷电流或者额定电流整定）：电流速断保护原理框图maxFkzdIKI0.1ts时限tSDI1≥ISD信号跳闸整定计算：四、牵引网保护整定举例23maxFkzdIKI0.20.4ts时限常规保护最长时限＋（）3.电流增量（按躲开1列机车启动电流整定）：电流增量原理框图&t△ZDI2/I1≥KYL信号跳闸△I≥I△ZD整定计算：当牵引网发生高阻接地故障时，故障电流可能小于最大负荷电流，阻抗保护和电流速断、过电流保护不能动作。利用当前和一周波前馈线电流之差形成保护四、牵引网保护整定举例244.失压保护：5.线路有压自动合闸：0.60.7zdNUU－0.70.8zdNUU0.20.4ts时限变电所保护最长时限＋（-）0.20.4ts时限变电所保护最长时限＋（-）四、牵引网保护整定举例25越区供电方式D1、D2保护配置：◆阻抗1段◆阻抗2段◆电流速断◆过电流◆电流增量◆自动重合闸D5、D6保护配置：◆阻抗1段◆电流速断◆电流增量◆自动重合闸（与正常供电时D1、D2相同）TSS1ATS2ATS4ATS5ATS6SPATS3TSS2D1D2D3D4D5D6D7D826谢谢！