礦用架線機車直流饋線的微機保護(hù)畢業(yè)設(shè)計(編輯修改稿)
2025-02-13 02:12 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 鐵的直流牽引系統(tǒng)微機保護(hù)進(jìn)行了深入研究，但目前我國城市輕軌和地鐵所采用的直流保護(hù)技術(shù)和設(shè)備主要來自國外[1]。而對于礦用架線機車直流饋線的微機保護(hù)，目前國內(nèi)直流牽引架線供電大多數(shù)產(chǎn)品僅限于一般的過流保護(hù)。文獻(xiàn)[24]對礦用架線機車直流饋線的漏電保護(hù)方法進(jìn)行了研究。但對于礦用機車直流饋線非金屬性短路電流，尤其是電弧性短路電流故障特征的研究仍屬于空白。因此研究礦用直流牽引系統(tǒng)的保護(hù)技術(shù)，將對我國煤礦安全生產(chǎn)具有重要的意義。圖1 礦用直流架線牽引網(wǎng)絡(luò)示意圖 1牽引變電所；2饋電線；3饋電點；4接觸線；5軌道（回流線）；6回流點；7回流線 1直流牽引饋電網(wǎng)絡(luò)特點及短路保護(hù)直流牽引饋電網(wǎng)絡(luò)的故障形式主要有短路故障、過負(fù)荷故障、過壓故障、漏電故障等，其中最常見、危害最大的是短路故障。而短路故障點離牽引變電所的距離對短路電流的特性有較大的影響。一般來說，近端短路故障電流上升速率很快，峰值也高；而遠(yuǎn)端由于受架線分布式參數(shù)(架線分布電阻R、分布電感L、分布電導(dǎo)G、分布電容C)的影響，其短路故障電流上升的速率比近端的要慢，峰值也將變小，如圖2所示[5]。遠(yuǎn)端非金屬短路電流甚至與機車啟動時的電流瞬時峰值相近。所以，遠(yuǎn)端短路故障電流與機車啟動電流的區(qū)分是直流短路保護(hù)的難點。圖2 直流牽引饋電網(wǎng)近/遠(yuǎn)端短路電流特性示意圖架線機車直流饋線的微機保護(hù)，是以微處理器為控制核心，在線檢測饋線網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷電流，根據(jù)電流的變化，判斷過負(fù)荷和短路情況。要求在達(dá)到最大短路電流之前檢測出短路的發(fā)生，啟動相應(yīng)的保護(hù)，切除故障回路，保護(hù)供電設(shè)備的安全。對于礦用直流饋電系統(tǒng)來說，負(fù)荷及短路電流的大小和變化情況比較復(fù)雜：①正常負(fù)荷電流幅值大小及最大變化速率，與機車類型以及牽引位置不同而各不相同，其負(fù)荷電流的最大變化率一般在機車起動時刻。②短路電流幅值大小、變化率和上升時間常數(shù)，也與短路點距離變電所的遠(yuǎn)近不同，短路類型的不同而各不相同。因此實現(xiàn)直流饋電保護(hù)的關(guān)鍵是能迅速區(qū)分牽引電流和故障電流，并能安全可靠地動作。按《煤礦電工手冊》，單個礦用架線機車直流牽引系統(tǒng)供電距離不大于4 km，而實際我國礦用直流牽引饋線最遠(yuǎn)的架線長度達(dá)10 km[6]。與地鐵直流牽引系統(tǒng)類似，其正常牽引負(fù)荷和故障短路電流一般具有以下特點：l 機車瞬時起動電流和故障電流都可近似表示為指數(shù)函數(shù)。l 近端短路電流及電流上升率都很大，故障電流特征明顯；而遠(yuǎn)端受網(wǎng)絡(luò)分布參數(shù)的影響，故障電流及變化率變小，甚至和機車起動最大電流變化率接近。l 當(dāng)直流饋線距離長，機車密度大時，有可能出現(xiàn)最大負(fù)荷電流大于饋線末端短路電流。目前，針對直流牽引系統(tǒng)饋線短路故障最重要的保護(hù)方法是利用電流上升率(di/ dt)保護(hù)和電流增量(ΔI)保護(hù)，通過兩種保護(hù)的配合，實現(xiàn)短路故障的電流變化量保護(hù)策略。通常，電流上升率保護(hù)作為中遠(yuǎn)端非金屬性短路故障的主保護(hù)，電流增量保護(hù)則主要針對中近距離的非金屬性短路故障[1,5]。 2電流變化量保護(hù)電流變化量保護(hù)也稱為電流上升率+電流增量保護(hù)。其中，電流上升率保護(hù)(di／dt保護(hù))和電流增量保護(hù)(△I保護(hù))是根據(jù)故障電流和正常工作電流在上升率上的差異，通過兩種保護(hù)相互配合來實現(xiàn)的。兩種保護(hù)的啟動條件相同，都是di／dt大于設(shè)定值。啟動后，兩種保護(hù)進(jìn)入各自的延時時間。哪個保護(hù)先達(dá)到動作條件，就由它啟動相應(yīng)的保護(hù)，切除故障回路。 保護(hù)系統(tǒng)實時檢測直流饋線的負(fù)荷電流，計算電流上升率di／dt，并與預(yù)存的電流上升率保護(hù)設(shè)定值相比較，一旦檢測出比預(yù)設(shè)值高，則設(shè)定電流上升率保護(hù)標(biāo)志flag_di／dt=1，并啟動延時定時器。若在整個延時階段，電流的上升率都高于保護(hù)設(shè)定值，
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