牽引變電所的饋線保護

1、 牽引變電所的饋線保護華東交通大學(xué) 電氣與電子工程學(xué)院 劉家李隨著時代的發(fā)展,利用微機構(gòu)成的變電站自動化系統(tǒng)在電力系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用,并取得了良好的效果,使得電力系統(tǒng)繼電保護的可靠性和快速性都得到很大提高.由于牽引供電系統(tǒng)的負荷特性和電力系統(tǒng)的負荷特性不同,牽引網(wǎng)繼電保護技術(shù)和操作水平相對落后,電力系統(tǒng)的變電站自動化技術(shù)在牽引供電系統(tǒng)中還沒有得到廣泛應(yīng)用.而牽引變電所變電站自動化的饋線保護主要去分析牽引供電系統(tǒng)的構(gòu)成,牽引變電所向電力機車的供電方式,以及電氣化鐵路的負荷特征.牽引負荷具有沖擊性、移動性、電流變化范圍廣、勵磁涌流大、高次諧波含量高等不同于一般負荷的特征,因此其饋線保護的原理相對

2、于一般變電所來說有所不同.通過分析其負荷特征,根據(jù)自適應(yīng)原理,提出了利用高次諧波對距離保護、電流增量保護等主、后備保護進行抑制,自動改變其動作邊界,并利用二次諧波進行保護閉鎖,對防止由勵磁涌流、再生負荷等因素引起的保護誤動作有很好的功能.其中距離保護主要采用四邊形保護特性.自 2005 年5月饋線保護整定值調(diào)整以來,牽引變電所運行基本穩(wěn)定,這避免了大負荷電流引起的變電所饋線斷路器跳閘,保證了牽引變電所的可靠供電.1 故障分析由于阻抗 II 段是按正常供電進行整定（見式 1）,阻抗III 段是按越區(qū)供電進行整定（見式 2）,所以一般阻抗III 段的線路阻抗大于阻抗II 段的線路阻抗,當相鄰變電所

3、供電臂越時,相差就越大。由式（1）和式（2）的整定計算方法,結(jié)合四邊形特性可以明顯地看出阻抗III 段Z 值大于正常供電時阻抗II 段的Z 值.由于阻抗II 段與阻抗III 段選取了相同的最大負荷電流,這樣它們的R值相同.ZII=Kk （2×Z1）×nL/ny （1）ZIII=Kk （Z1+2×Z2）×nL/ny。 （2）式中.ZII 為1#變電所阻抗II 段線路阻抗整定值;ZIII 為1#變電所阻抗III 段線路阻抗整定值;Z1 為1#變電所至分區(qū)亭的線路阻抗;Z2 為2#變電所至分區(qū)亭的線路阻抗;Kk 為可靠系數(shù);nL 為饋線電流互感器變比;ny 為

4、饋線母線電壓變比.而負荷電流阻抗角一般為30°45°.這樣造成正常負荷電流落到了阻抗III 段的動作區(qū),造成阻抗III 段保護誤動.這也是為什么阻抗II 段與阻抗III 段R 值和動作時間相同,但大多阻抗II 段不跳閘的原因.當列車提速后車流密度增大,再加上客車內(nèi)用電從網(wǎng)上取流以及貨車取流的增加等,構(gòu)成了大負荷電流跳閘的條件,引起變電所饋線斷路器跳閘.2 參數(shù)的選取準則（1）通過對多次跳閘分析,發(fā)現(xiàn)原來選取的最大負荷電流不能滿足要求,所以造成了保護的誤動.故標指示的短路電流可作為線路最大負荷電流的選取依據(jù),故標顯示OVER 測量越限,是因為線路沒有發(fā)生短路,只是負荷阻抗而不

5、是短路電抗,所以不能顯示公里數(shù).（2）最大負荷電流的選取不能引起主變壓器的二次低壓起動過電流保護動作，因此選取該電流后要校驗低壓起動過流的低電壓以滿足要求.（3）最大負荷電流的選取不能超過接觸網(wǎng)接觸懸掛載流的允許載流能力,防止因其選擇不當引起接觸網(wǎng)過載發(fā)生斷線事故.3 元氏變電所饋線保護調(diào)整計算實例（1）根據(jù)故標裝置指示選取最大負荷電流.II 段最大負荷電流由原來的460 A 根據(jù)測量及主變壓器負載能力改為選取750 A（Ifzd）.（2）II 段R 值計算。RII=UZX（cos-sin/tan）×nL/（Ifzd×kk×kfh×ny） 在此式中,RI

6、I 為阻抗II 段的電阻值；UZX 為母線最低工作電壓；為負荷阻抗角,取35°為線數(shù)阻抗角，取70°kk 為可靠系數(shù)，取1.3；kfh 為返回系數(shù),取0.95；nL 為電流互感器變比,取120；ny 為電壓互感器變比,取275；Ifzd 為饋線最大負荷電流,取750 A。經(jīng)計算 RII=7.33 ，取7.3 .（3）低壓起動過電流保護的低電壓值校驗。UIIminU/ 3 I1max(Zx+Zb)× 3 /4 此式中,UIImin 為阻抗II 段最低電壓計算值;U 為110 kV 進線始端電壓,取115.5 kV；Zx 為110 kV側(cè)系統(tǒng)阻抗,取8.47 ；Zb

7、為110 kV 側(cè)主變壓器阻抗,取40.33 ；I1max 為當二次2 個供電臂同時最大負荷時的一次電流計算值，取433 A.經(jīng)計算 UIImin=19 725 V，低電壓繼電器的一次動作電壓值Udz=17 800 V,則UIIimin>Udz 滿足要求.（4）接觸網(wǎng)接觸懸掛載流能力校驗。我國京鄭高速鐵路線接觸網(wǎng)選用了CTHA-120 接觸線+THJ-95 承力索。該種類型接觸網(wǎng)接觸懸掛載流能力見表1。表1 接觸懸掛載流能力一覽表導(dǎo)線 型號 分流系數(shù) 允許載流量(95) 懸掛載流能力接觸線 CTHA-120 0.561 510 A 909 A承力索 THJ-95 0.447 435 A

8、909 A由表1 可知，變電所饋線最大負荷電流750 A接觸網(wǎng)接觸懸掛載流能力909 A，滿足要求.4 變電所饋線保護調(diào)整為此,根據(jù)現(xiàn)場故標指示和相關(guān)測量數(shù)據(jù),經(jīng)過詳細計算與校核后,對變電所饋線保護阻抗II、III 段的R 值進行了調(diào)整,線路阻抗值保持不變,完善了四邊形阻抗保護負荷邊的保護整定,避免了正常負荷引起的變電所饋線斷路器跳閘.5 結(jié)論（1）利用專門測量儀器對各饋線供電參數(shù)進行測定,選取真實的最大負荷電流和最低工作電壓,對饋線保護進行重新整定計算,提高饋線保護整定的準確性.（2）最大負荷電流的選取要充分考慮到其負荷阻抗角,只有能躲過最大負荷阻抗角時的負荷電流才能防止饋線保護誤動.（3）

9、對跳閘較為頻繁的饋線保護先進行調(diào)整,積累經(jīng)驗后對其他（尤其阻抗II 段與阻抗III 段線路阻抗值差別較大）饋線保護進行調(diào)整,確保保護整定的準確性.對越區(qū)供電定值投入運行的饋線保護,短時間內(nèi)無法對其進行調(diào)整時,可將阻抗III 段保護定值調(diào)到和阻抗II 段相同,需要進行越區(qū)供電時再將保護定值調(diào)整為越區(qū)定值.（4）建議微機保護運行的饋線,將越區(qū)定值關(guān)閉,在進行越區(qū)供電時才進行投入.這樣,可有效避免饋線保護的誤動.（5） 每運行12 年或提速調(diào)后,對變電所負荷電流進行重新測定,不符合保護要求的以及由于提速重載而發(fā)生跳閘時,要對變電所保護定值進行重新調(diào)整,以滿足保護運行的可靠性要求.參考文獻：1張?zhí)鞂? 電氣化鐵道牽引變電所饋線保護研究D;