牵引网保护-牵引网保护及自动装置配置（继电保护运行检修课件）

牵引网保护第一章牵引网馈线微机保护装置的动作逻辑图第二章牵引网保护及自动装置配置牵引网保护配置方案牵引网的特点电力系统的三种运行状态01牵引网保护及自动装置配置牵引网的特点牵引网结构复杂，工作条件恶劣，因而发生短路故障的概率较高。短路点电弧可能使接触线烧坏。电弧电流越大，持续时间越长，接触线被烧坏的可能性也就越大。而接触网又无备用。为了减少短路造成的破坏程度和损失，要求一旦发生短路应尽快将其切除。因此，加强保护装置就显得特别重要。牵引网属于单相交流供电网，其正常工作相当于两相运行，牵引网的对地短路是两相短路。牵引网的结构复杂，运行条件差，短路故障发生率高。牵引负荷是移动的，牵引网负荷电流变化剧烈，最大负荷很大，对保护装置的工作十分不利。牵引网的供电对象是牵引列车在铁路上奔驰的交流电力机车，其位置不断移动，负荷电流不断移动，负荷电流变化范围很大。当一个供电臂有几列列车运行时，馈线电流可达到600～800A。当采用双机牵引或三机牵引时，馈线电流可超过1000A。牵引网保护及自动装置配置牵引网的特点由于牵引网为长距离、大阻抗、重负荷线路（牵引网的阻抗比一般电力系统输电线路的阻抗要大），在系统最小运行方式下，当供电臂末端短路时，短路电流较小，牵引网最大负荷电流大，这两个因素共同作用，致使一般电流保护无法使用，所以远点短路时短路电流的数值与最大负荷电流接近，要求采用高灵敏度的保护装置。而近点短路时，短路电流的数值又相当大，为避免烧坏接触线扩大事故范围，要求保护装置快速动作。牵引网的负荷阻抗角较大，电力机车的功率因数角也变大；牵引网短路阻抗较小，因此阻抗中电阻的成分比较大。牵引网负荷电流的波形畸变大，电流中含有大量的三次谐波分量，将导致保护装置误动作。短路时由于电力机车退出工作，所以短路电流曲线基本为正弦波，其三次谐波一般不超过2%～3%。因此，可以利用三次谐波含量的不同来区分短路故障（的短路电流）与正常工作状态（的负荷电流）。牵引网保护及自动装置配置牵引网保护配置方案由于交流牵引网负荷与短路参数的特点，牵引网保护一般采用带方向性的距离保护作为主保护，而用电流增量保护作为辅助保护，同时通常均设自动重合闸装置。主要有以下几种：（1）牵引网的距离保护（2）自适应距离保护（3）利用牵引网中电流增量构成的保护1、牵引网距离保护交流牵引网通常采用四边形特性方向阻抗继电器的距离保护作为主保护，一般设二段距离保护。牵引网保护及自动装置配置牵引网保护配置方案1、牵引网距离保护（1）四边形阻抗继电器四边形的四条边为阻抗元件的边界线，内部为动作区，外部为非动作区。设线路末端的最大过渡电阻为AB边，线路始端的最大过渡电阻为OC边，当线路任一点短路时，保护装置所测量的阻抗值总在OABC内。如果阻抗继电器的动作特性与此四边形相适应，则能对线路故障起到很好的保护作用。jXRABOZKφC牵引网保护及自动装置配置牵引网保护配置方案（2）四边形特性方向阻抗继电器具有以下优点：具有更高的灵敏度和更强的躲负荷能力；反应过渡电阻的能力也较强；不会因为电压互感器二次侧断线而误动作；当被保护线路上只有变压器励磁涌流时，四边形特性方向阻抗继电器不会误动作。（注意：当被保护线路上励磁涌流和负荷电流同时存在而且比较大时，四边形特性阻抗继电器仍可能误动作。因此，应采取抵制励磁涌流的措施。）

（3）四边形特性方向阻抗继电器存在以下几个缺点：比较复杂，用的相量较多，较难掌握，调试比较困难；易受高次谐波干扰而出现误动或拒动的不可靠工作情况，因此，用在牵引网时，必须采取措施将高次谐波滤掉。（4）牵引网距离保护的整定原则：当线路末端短路时，保护应具有足够的灵敏度；在正常最小负荷情况下，距离保护装置不应误动。牵引网保护及自动装置配置牵引网保护配置方案①AB边动作阻抗整定线路整定阻抗：Zset.AB＝Kk·Zkmax

式中，Kk——可靠系数，1.2～1.5Zkmax——末端短路时的最大短路阻抗②BC边动作阻抗整定负荷整定阻抗：Zset.BC＝Kk·Zfmin式中，Kk——可靠系数，取1.1Zkmax——线路的最小负荷阻抗牵引网保护及自动装置配置牵引网保护配置方案

2、自适应距离保护（1）自适应距离保护的优势对于采用整流型电力机车的电气化铁路，尤其是在重载的情况下，牵引负荷与再生制动电流的迭加都有可能导致常规距离保护误动作。作为牵引网馈线自适应距离保护，其优势就是利用牵引网中存在的谐波电流分量生成控制量，自适应地调节阻抗继电器的动作边界，以提高距离保护的自适应能力。目前，各种牵引网馈线微机保护装置产品中的距离保护，一般是利用牵引负荷电流中的2、3、5次谐波含量作为控制量，自适应地调节阻抗继电器的动作边界，从而有效的解决了谐波对距离保护的影响问题。牵引网保护及自动装置配置牵引网保护配置方案

2、自适应距离保护（2）自适应距离保护的原理目前广泛应用的牵引网馈线微机保护中的距离保护均采用带有抑制谐波功能的自适应阻抗元件，其基本原理是在原有阻抗特性所测量的阻抗之上，加入谐波电流分量生成控制量（综合谐波含量）和谐波抑制系数，从而对阻抗特性进行自适应调整与修正。综合谐波含量K∑=(I2+I3+I5)/I1Zset′=Zset/(1+KhK∑)XRORsetφ1φ2φLXset牵引网保护及自动装置配置牵引网保护配置方案（3）谐波含量的取值与距离保护的自适应能力实践证明，谐波分量考虑的成分越大，抑制效果越好。在牵引馈线电流中不但含有丰富的2、3、5高次谐波而且7、9、11次谐波含量也很高，因此有必要在谐波抑制中加入这些谐波，以提高其精度。在馈线距离保护中，将负荷电流中的2、3、5、7、9、11次谐波的综合谐波含量作为控制量，自适应地调节阻抗继电器的动作边界，可以大大提高距离保护的自适应能力。3、利用牵引网中电流增量构成的保护在正常负荷与故障状态下，短时间内电流的增量是不同的，利用这个差异可构成馈线保护。正常情况下，由于电力机车电路中大电感的使用，机车电流在短时间内的增量不会很大，尤其是机车启动时。当牵引网或机车发生短路时，馈线的短路电流将急速增加，其速度比正常情况高数倍或数十倍。根据这个特点构成的保护称为△I型保护（即电流增量保护）。牵引网保护及自动装置配置牵引网保护配置方案（1）电流增量保护的原理首先将馈线电流I经I/V变换成电压，并经整流后送到各自的整定环节。其中一个回路经△I检出的电压若大于基准电压1时，则有输出。该输出延时300ms后，再自保持50ms，在此时限内I回路的开关闭合。I整定回路的电压与基准电压2比较，如为正值，则有输出，并自保持300ms，在此时限内继电器发出指令使断路器跳闸。综上所述，可以看出，△I型保护是以△I超过某一标准电压，且需维持300ms以上才能动作的保护装置。牵引网保护及自动装置配置牵引网保护配置方案（2）电流增量保护的优缺点电流增量保护的主要优点是选择能力比普通保护强。因为一般过电流保护是根据最大负荷电流整定的，所以一个供电分区的最大负荷电流一般能达到一列车最大电流的2倍左右。而电流增量保护除了反应稳态最大负荷以外，还同时反应短时间内电流的增量，因此其电流整定值可适当减至一列车的最大电流，这样不仅保护范围将大大延长，还可以在发生高阻接地故障、异相短路故障时可靠动作。电流增量保护的主要缺点是动作时间较长。因为机车变压器或线路上的自耦变压器空载投入时，励磁涌流短时间的增量也是很大的，可能造成电流增量保护的误动作，为此必须增加保护的延时达到300ms以上，所以电流增量保护的动作时间较长。牵引网保护及自动装置配置牵引网保护配置方案4、电流速断保护无论变