【正文】 隨著變電站繼電保護技術(shù)進一步優(yōu)化，大大提高了整個電網(wǎng)運行的安全性和穩(wěn)定性，大大 降低運行檢修人員的勞動強度， 繼電保護技術(shù)將引起電力行業(yè)有關(guān)部門的重視，成為變電站設計核心技術(shù)之一。 可見繼電保護是任何電力系統(tǒng)必不可少的組成部分，對保證系統(tǒng)安全運行、保證電能質(zhì)量、防止故障的擴大和事故的發(fā)生，都有極其重要的作用。 電氣化鐵路由于其負荷具有沖擊性、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點，而且供電方式采用單相供電，故障類型較三相故障簡單，所以其保護模塊的設計也不同于一般的保護設計，其饋線保護的原理相對于一般變電所來說有所不同。圖 25為一次自動重合閘功能框圖，HWJ為合閘位置繼電器接點開入， TCD為重 合閘充電時間， TCH為重合閘時間。延遲重合閘命令發(fā)出后，系統(tǒng)再次進入復原倒計時，如果在復原倒計時期限內(nèi)故障己經(jīng)消除，則重合閘循環(huán)已經(jīng)完成，系統(tǒng)發(fā)出重合閘成功信息。在復原倒計時階段沒有故障發(fā)生，整個重合閘即宣告完成，此時系統(tǒng)輸出重合閘成功信息所有功能恢復原設定狀態(tài)。如果系統(tǒng)在快速重合閘執(zhí)行周期內(nèi)發(fā)出跳閘命令，則自動重合閘動作進入延時準備狀態(tài)。當饋線發(fā)生大電流短路時裝置具有大電流閉鎖重合閘功能。重合閘失敗后，裝置閉鎖手動合閘。 自動重合閘 裝置可設一次自動重合閘，當饋線發(fā)生瞬時性故障時，經(jīng)過重合閘整定時間，裝置發(fā)出合閘命令，保證了牽引系統(tǒng)的供電質(zhì)量；當發(fā)生永久性故障時，重合閘后，可由過電流、阻 抗Ⅱ段或阻抗 III段保護進行加速跳閘，保證快速切除故障線路。 保護整定：饋線熱過負荷保護的對象是接觸線，接觸線有其自身的熱特性，動作特性是一條自然對數(shù)的反時限曲線，這就要求保護裝置整定的曲線與接觸線的固有曲線進行配合，同時還應與饋線的電流保護進行配合。當計算的溫度超過設定的報警溫度時，發(fā)出報警信號。當檢測到外界溫度超過正常范圍時，閉鎖溫度輸入，并保留上一次的測量值。 動作原理：饋線熱過負荷的兩個基本元素為外界環(huán)境溫度和負荷電流。高速重載列車的單車牽引電流較大，在 300— 350Km/h時可達到 600～ 1000A，接觸網(wǎng)在長期大電流的情況下發(fā)熱，張力降低，穩(wěn)定性下降，從而影響到高速重載鐵路的正常運行，因此需要設置熱過負荷保護完成對接觸網(wǎng)的保護。 過熱保護 電氣化鐵道的發(fā)展方向是高速、重載。反時限保護的啟動門檻電流為 ，如果電流小于 ，保護返回。反時限過流保護是動作時間與被保護線路中電流的大小有關(guān)的一種保護，當電流大時，保護的動作時限短，而電流小時動作時限長。保護特性如圖 2— 4所示： 圖 24 三段過流保護特性 反時限過電流保護 高速電氣化鐵路一般采用大功率高速機車，行車密度高，負荷電流大，當接觸網(wǎng)因為長期大電流發(fā)熱達到一定的程度時，應切斷饋線斷路器，以保證行車安全。動作方程為： ? ? 227252321 1 zdIKIIII ?????? 212 KII ? dzUU? 式中： K為綜合諧波抑制系數(shù)， K2為二次諧波閉鎖值， Udz為低壓啟動值。電流速斷保護和三段過電流保護均可以根據(jù)實際情況投退。 三段過流保護是動作時間與被保護線路中電流的大小有關(guān)的一種保護，當電流大時，保護的動作時限短，而當電流小時動作時限長。因此根據(jù)電流持續(xù)時間的不同可以鑒別故障。 圖 23 電流速斷保護方案框圖 三段過電流保護 機車在線路上行駛的時候，負荷電流經(jīng)常變化，即在任一電流值下運行的時間都很短。動作方程為： zdIKKI ?? ??1 212 KII ? m a xFKzd IkI ? I為 二、三、五 次諧波之和； Izd為 電流速斷整定值； Kk可靠系數(shù)，取 — ；If最大負荷電流。為了整定時能夠躲過最大負荷電流和勵磁涌流，可以利用高次諧波進行抑制。 I1h,I1q為故障后和故障前兩時刻基波電流； I3h,I3q為故障后和故障前兩時陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文） 17 刻 3次諧波電流； Izd為整定值； Ka=； K3k 、 K3q為故障后和故障前 3次諧波含量。 無論是在牽引運行狀態(tài)還是在再生制動狀態(tài)，負荷電流中都含有 豐富的高次諧波（三次諧波為主）；當機車變壓器投入時，產(chǎn)生的勵磁涌流含有很高的二次諧波分量，而短路故障時，機車被旁路，故障電流基本上是基波，電流增量保護也采用了高次諧波抑制，二次諧波閉鎖。因此，其電流整定值可適當減至一列車的最大電流。而一個供電區(qū)間的最大負荷電流一般能達到一列車最大電流的兩倍左右。 圖 22 電流增量保護特性 電流增量為 ?I為 ?I=IghIgq,Igh、 Igq分布為故障后和故障前的電流值。電流增量保護就是利用了短路時電流瞬間增大的特性。 電流增量保護 距離保護為了躲過線路的最大負荷，所以整定值一般比較小，當線路短路接地電阻較大時，保護就無法動作，降低了供電系統(tǒng)的可靠性。 ? ? ? ?,a r g fIU lfmmfm ?????? 或者 ? ? ? ?,a r g 2flfmmfm IU ?????? Um為阻抗繼電器的測量電壓， Vφ 1為阻抗繼電器偏移平行四邊形特性的傾斜角； φ f為最大負荷電流的最大功率因素角； Zzd為阻抗繼電器的整定值。 — 120176。陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文） 15 一列車起動，另一列車過電分相后空載合閘，產(chǎn)生勵磁涌流 Iu，負荷最大值和 Iu分別為： ,m a x uffm III ?? ? ? pqf InII 2m a x ??? 式中 Ku為涌流倍數(shù)， r為涌流衰減時間常數(shù)， Ile為機車變壓器原邊額定電流。 圖 21 不同特性的靈敏度及躲開弧光電阻能力比較 晶閘管相控電力機車是由可控開放角的變化改變整流電壓而實現(xiàn)調(diào)速的，其特點是功率因數(shù)低，電力機車經(jīng)常運行在起動、調(diào)速、再生制動等工況下，以及降弓通過電分相再合閘引起勵磁涌流，因此，供電臂內(nèi)多列電力機車運行于不同的工況，牽引網(wǎng)饋線負荷電流及其相位角的變化范圍很大。從圖 21可以看出四邊形特性阻抗繼電器不僅在阻抗繼電器中躲開負荷的能力最強，而且其躲開過渡電阻的能力也較強，所以在牽引網(wǎng)饋線保護中普遍采用。測量阻抗： Zj=ZdNl/Ny,式中陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文） 14 Zd表示一次短路阻抗； Nl表示電流互感器變比； Ny表示電壓互感器變比。 距離保護的動作元件是反應阻抗下降而動作的阻抗繼電器。由于它是反映阻抗參數(shù)而工作的，故有時又稱之為阻抗保護。在此拋開這些因素的影響，把短路時的電牽引供電系統(tǒng)等效為如下的短路計算模型： 饋線保護的裝置 距離保護 距離保護是反映被保護線路始端電壓和線路電流比值而工作的一種保護，這個比值被稱為測量阻抗 Zj，（ Zj，＝ Uj/Ij）． 在線路正常運行時的測量阻抗稱為負荷阻抗，其值較大；當系統(tǒng)發(fā)生短路時，測量阻抗等于保護安裝處的線路阻抗，其值較 ?。憾夜收宵c越靠近保護安裝處，其值越小。短路時如果電力機車繼續(xù)從牽引網(wǎng)上取流，則與過渡電阻并聯(lián)，相當于減小了過渡電阻，對保護安裝處來說 ，可以按有過渡電阻來分析。 除以上的故障種類之外，有時也可能出現(xiàn)這些故障同時發(fā)生的情況。 （２）兩線短路：同一相供電系統(tǒng)帶電部分的導體之間，以及和回流線導體之間的絕緣破壞，流過故障電流。 ⑴ 110kV 線路獨立電流互感器的選擇： LB6— 110W，額定電流比 2*600/ 2*300/5；準確次級 10P20， ； ⑵ 1 主變?nèi)齻?cè)電流互感器： 110KV 側(cè)： LRB110 額定電流比 600/5；準確次級 10P20,； 35KV 側(cè)： ；準確次級 5P10； LZZBJ935 額定電流比 800/5；準確次級 10P20,； 10KV 側(cè)： LZZBJ910 額定電流比 2500/5；準確次級 5P20