交流牵引网保护

为保证可靠性：
– 两套全线速动保护的交流电流、电压回路和 直流电源彼此独立 – 每一套全线速动保护对全线路内发生的各种 类型故障，均能快速动作切除故障 – 两套全线速动保护应具有选相功能 – 两套主保护应分别动作于断路器的一组跳闸 线圈 – 两套全线速动保护分别使用独立的远方信号 传输设备 – 具有全线速动保护的线路，其主保护的整组 动作时间应为：对近端故障不大于20毫秒； 对远端故障不大于30毫秒（不包括通道时间）
110kV/220kV线路保护
要求：
– 接地短路后备保护可装阶段式或反时限零序 电流保护，亦可采用接地距离保护并辅之以 阶段式或反时限零序电流保护。 – 相间短路后备保护一般应装设阶段式距离保 护。 – 根据稳定要求或后备保护整定配合有困难时， 应装设两套全线速动保护。
220kV线路保护配置原则：
二、变压器保护
2.1 牵引变压器保护 • 保护变压器内部故障及其不正常运行状 态 • 牵引供电系统的变压器主要有：
– 主变压器：容量15-75MVA – 动力变压器 – 自耦变压器（Auto-Transformer，AT） – 吸流变压器（Booster Transformer，BT）
• 牵引变压器的作用：
– 将系统的220kV/110kV变换成电力机车需要 的电压等级（27.5kV） – 将单相负荷较为均衡地分配给电力系统的三 相 – 一定程度地限制短路电流
• 电力机车/电动车组的工作电压：
– 网压在29～31kV时功率线性下降至零； – 网压在22.5～29kV范围内发挥额定功率； – 网压在22.5～19kV时功率线性下降至额定 功率的84％； – 网压在19～17.5kV时功率线性下降至零。 – 超过31kV，电压过高可能危害元器件 – 低于17.5kV，辅助机组等可能不正常工作
一、 110kV/220kV线路保护
• 由电力系统实现 • 装设在电力系统 的变电站中 • 当需要在牵引变 电所构成桥路时， 可能会装设在牵 引变电所中 • 由电力系统管理
电力系统输电线路的特点：
– 大电流接地系统：当发生单相接地故障时， 会产生很大的短路电流； – 正常运行时就有零序分量 – 非接地相电压不明显升高 – 发生故障时危害较大 – 某相故障时其他相可能有负荷存在 – 给牵引供电的线路可能存在负序电流
交流牵引网保护
易东 西南交通大学电气工程学院
我国客专分布图
牵引变电所
牵引变电所一次设备
牵引供电系统
牵引网继电保护
• • • • • 110kV/220kV线路保护 变压器保护 牵引网保护 电容补偿装置及其他设备的保护 自动装置（一次自动重合闸、故障点探 测装置、进线及备用电源自动投切装置、 故障性质判定装置、自动调压装置、自 动无功补偿设备）
a
b
c
I

供电臂
U

U

Y/Δ—１１变压器差动保护接线及电流平衡关系
变压器两侧电流平衡关系 （CT二次测）
i A i B 1 0 i i 1 nT 2 0 1 i B C K nT1 i 1 1 i i C A
牵引变压器接线
(1) 三相YNd11接线； (2)单相Ii接线； (3)单相Vv接线； (4) Scott接线。
(A) 接供电臂 (X) (a) (B) (Y) (b) (c) (z) (C) (Z) 接供电臂
(x) (y)
A D 2
IB

1
2
IC
I


供电臂
AB相差动电流:
nT 2 Idz i A iB i KnT1
AB相制动电流: 1 nT 2 Izd i A iB i 2 KnT1
1 nT 2 K nT 1 只需要输入变压器中两侧的CT、PT变比以 及变压器的接线方式，即可自动算出来。
BC相、CA相差动电流、制动电流计算类似。 这里
式中：
差差差 差
差差差差差 差差差差差
差差差差差差差
Idz1
差差差 差
I dz I1 I 2
I zd I1 I 2 / 2
I dz1 K 2 I zd 2 I zd 1 I dz1
差差差
0
差差1
差差2
差差3
差差差差
Idz1为最小差动电流整定值 Izd1为制动电流II段整定值，Izd2为制动电流III段整定值． K2为II段比率制动系数，K3为III段比率制动系数
为防止变压器空投时产生的励磁涌流影响，增加二次谐波 闭锁判据；
I cd 2 I cd1 K
式中：Id2差动电流的二次谐波值 Id1为差电流的基波值 k为二次谐波制动系数． 二次谐波闭锁中只要有一相满足条件则同时闭锁三相，即采用谐波 最大相闭锁方式
K—变压器高、低压侧绕组匝数比．
1 nT 2 K nT 1
若高压侧电压等级为110kV，则
K 4 3 若高压倒电压等级为220kV,则 K 8 3
i A i B 1 0 i i 1 nT 2 0 1 i B C K nT1 i 1 1 i i C A
– 220kV线路保护应按加强主保护简化后备保 护的基本原则配置和整定。 – 对220kV线路，为了有选择的快速切除故障， 防止电网事故扩大，保证电网安全、优质、 经济运行，一般情况下，应按要求装设两套 全线速动保护，在旁路断路器带线路运行时， 至少应保留一套全线速断保护运行。
--后备保护采用近后备方式 --联络线必须坚持两套互相独立的主保护 的原则，并且两套保护应为不同原理和 不同厂家的产品。
变压器三相差动保护采用具有比率制动特性的差动保护，带 有二次谐波闭锁判据．CT变比误差由软件调整平衡． 设差动保护双侧电流分别为I1和I2，比率制动式差动保护判 据为： 比率制动特性如下图：
I dz I dz1
I dz I dz1 K 2 I zd I zd 1
I dz I dz 2 K3 I zd I zd 2