铁路牵引供电系统继电保护的基本知识

继电保护任务继电保护任务继电保护装置反应供电系统中电气设备发生故障或不正常运行状态并作用于断路器跳闸同时能发出动作信号的一种自动装置继电保护任务图1.1电气化铁路供电系统牵引变电所：通过110kV三相输电线路，由电源Ⅰ和电源Ⅱ供电。T1、T2：将110kV三相电压变换为27.5kV单相电压向接触网供电。T3：将27.5kV三相电压降低为6~10kV三相电压，向牵引变电所附近电力用户供电。QF1~QF12：均配有专门的继电保护装置。能自动、迅速、有选择性地将故障元件从供电系统中切除，使故障元件免于继续受到损坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。1继电保护的任务继电保护任务能自动、迅速、有选择性地将故障元件从供电系统中切除，使故障元件免于继续受到损坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。1继电保护的任务继电保护与自动重合闸装置配合使用，能进一步提高供电的质量。3反应电力设备的不正常运行状态，并根据运行维护条件，而动作于发出信号或跳闸。2继电保护任务可靠性继电保护的基本要求选择性基本要求速动性灵敏性可靠性可靠性可靠性是对继电保护最基本的要求，是指被保护范围内发生故障时，保护装置动作的可靠程度，即不拒动、不误动。定义不误动是指在任何其他该保护不应该动作的情况下，则不应该误动作。不拒动指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作；灵敏性继电保护的基本要求选择性基本要求速动性灵敏性可靠性灵敏性继电保护的灵敏性，是指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。定义保护装置灵敏与否，受电力系统运行方式的影响较大，通常在保护装置的整定计算中，只考虑系统运行方式的两种极端情况，即最大运行方式和最小运行方式。灵敏性最大运行方式，就是供电系统中的发电机、并联线路、变压器等都投入时的运行方式，如图1.4（a）所示。此时系统的发电机容量最大，电压较稳定，而且系统等值阻抗最小，短路电流最大。图1.4(a)最大运行方式灵敏性最小运行方式，就是供电系统中的发电机、并联线路、变压器等投入最少的一种运行方式，如图1.4（b）所示。此时系统的发电机容量最小，电压不够稳定，而且系统等值阻抗最大，短路电流最小。图1.4(b)最小运行方式灵敏性反应故障参数增加的保护装置(如电流保护)，其灵敏系数为：反应故障参数降低的保护装置(如低电压保护)，其灵敏系数为：保护区末端金属性短路时保护安装处故障参数的最小值保护装置的动作参数保护区末端金属性短路时保护安装处故障参数的最大值保护装置的动作参数速动性继电保护的基本要求选择性基本要求速动性灵敏性可靠性速动性速动性是指故障发生后，继电保护装置应能尽快地动作切除故障，以减少设备及用户在大电流、低电压状态下的运行时间，降低设备的损坏程度，提高系统并列运行的稳定性。定义一二三四五根据维持系统稳定的要求，必须快速切除的高压输电线路上发生的故障。使发电厂或重要用户的母线电压低于允许值(一般为0.7倍额定电压)的故障。大容量的发电机、变压器以及电动机内部发生的故障。1～10kV线路导线截面过小，为避免过热不允许延时切除的故障等。可能危及人身安全、对通信系统或铁道信号系统有强烈干扰的故障等。必须快速切除的故障速动性速动性=故障切除时间保护装置动作时间+断路器动作时间快速保护动作时间最快的可达断路器的动作时间最快的可达0.04~0.08s0.01~0.02s0.06~0.15s0.02~0.06s继电保护装置快速切除故障的优点：优点1可以提高电力系统中发电机并联运行的稳定性。2可以减轻短路电流使电气设备损坏的程度，并缩短用户在低电压状态下的工作时间，从而使电动机容易自启动。3可以防止故障的扩大，提高自动重合闸动作的成功率。速动性要求切除故障的时间约为0.1~0.2s。对于400~500kV网络速动性要求切除故障的时间约为0.15~0.3s。对于110~330kV网络要求切除故障的时间约为0.5~0.7s。对于35kV及以下网络选择性继电保护的基本要求选择性基本要求速动性灵敏性可靠性选择性选择性是指保护装置动作时，应在可能最小的区间内将故障从供电系统中断开，最大限度地保证系统中无故障部分仍能继续安全运行。定义应由装在故障元件区段内的断路器上的继电保护装置动作切除故障；含义一：当供电系统的保护装置或断路器拒动时，仍应保证在停电范围最小的原则下切除故障。含义二：反应被保护元件上的故障，并能在较短时间内将故障切除的保护。主保护在主保护不能动作时，该保护动作将故障切除。后备保护为补充主保护某种性能的不足或加速切除某部分故障而装设的简单保护。辅助保护保护装置选择性后备保护选择性近后备保护只有当本元件主保护拒绝动作时，它才动作，将所保护元件上的故障切除。远后备保护相邻电气元件主保护或近后备保护拒绝动作时，远后备动作将故障切除。选择性图1.2选择性说明原理图k1点短路时，应由线路AB的保护动作跳开断路器QF1和QF2，故障线路被切除。选择性图1.2选择性说明原理图k3点短路时，由线路CD的保护动作断开断路器QF5，只有变电所D停电。k3点故障时，6(1)拒动，可经一定延时后由6(2)后备保护动作跳开QF6。即近后备保护。近后备保护动作造成的停电范围不会扩大，但切除故障的时间比主保护长。选择性图1.2选择性说明原理图k3点短路时，断路器QF6跳不开（拒动）。相邻线路BC的保护动作跳开断路器QF5，起到远后备保护作用。远后备保护动作造成停电范围扩大了，且切除故障时间比相邻元件的主保护和近后备保护的时间都长。选择性图1.2选择性说明原理图保护1和保护3,分别可以作为保护5和保护7的远后备保护。继电保护的分类按原理分类0201030506电流保护测量比较元件反应的是流过保护安装处的电流。序量保护这时在变换电路中应包括对称分量过滤器，以获得所需要的相序分量。方向性保护增加方向元件，或使测量比较元件本身具有方向性。欠电压保护测量比较元件反应的是保护安装处的电压。距离保护测量比较元件反应的是从保护安装处至短路点的线路阻抗。差动保护测量比较元件反应的是被保护设备两端的电流差。按原理分类04按保护对象分类线路保护按保护对象分类母线保护变压器保护牵引网保护电容补偿装置保护按保护作用分类在被保护设备整个保护范围内发生故障时，能以最短时限动作、有选择性地切除故障部分的保护。