《牵引变电所继电保护》由会员分享，可在线阅读，更多相关《牵引变电所继电保护（339页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、牵引变电所继电保护 及综合自动化系统 叶柏洪Date1机车车辆研究所牵引变电所继电保护 及综合自动化系统第三章 牵引变电所继电保护 及综合自动化系统 第一节 牵引供电系统继电保 护及自动装置的原理 为什么需要继电保护，继电保 护的作用 继电保护的实现 继电保护的基本要求 第二节 牵引变电所各种继电 保护及自动装置的实现 110kV/220kV线路保护 变压器保护的实现 牵引网保护 电容补偿装置及其他设备的保 护 自动装置第三节 继电保护装置的数字 化-微机保护装置的实现 1. 微机保护的特点及发展 2. 微机保护硬件构成 3. 微机保护算法 4. 微机保护的可靠性 5. 微机保护主要技术指标
2、第四节 综合自动化系统-微机 保护发展的高级阶段 1. 综合自动化系统-微机保护 发展的高级阶段 2. 综合自动化系统的基本功能Date2机车车辆研究所牵引变电所Date3机车车辆研究所牵引变电所一次设备Date4机车车辆研究所牵引变电所一次设备Date5机车车辆研究所牵引变电所二次设备Date6机车车辆研究所第一节 牵引供电系统继电保护及 自动装置的原理 为什么要用继电保护？ 电流大 电压高 不安全 人工操作有一定难度：难以迅速准确判 断、难以快速切除、场所不适合人员进 入（如火灾场合等）2018/8/177机车车辆研究所为什么要用继电保护？ 家用电器概念 工作电压220V 最大电流：10-
3、40A 功率：1.25Date21机车车辆研究所Date22机车车辆研究所继电保护的基本要求 可靠性 可靠性是指保护范围内发生了属于它应该 动作的故障时，不应拒绝动作，而在任何 其他不属于它听该动作的情况下，不应该 误动。 保护装置中的元器件质量高，可靠性高； 接线简单、回路中的继电器接点越少，可 靠性越高； 养护维修及时，可靠性提高 Date23机车车辆研究所继电保护的基本要求 经济性除了上述四性以外，必须考虑经济性的 要求。按照被保护元件系统中的地位选择相应 的继电保护装置Date24机车车辆研究所第二节 牵引变电所各种继电保护 及自动装置的实现 110kV/220kV线路保护 变压器保护
4、的实现 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）Date25机车车辆研究所110kV/220kV线路保护 应该由电力系统实现 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Date26机车车辆研究所110kV/220kV线路保护 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
5、给牵引供电的线路可能存在负序电流Date27机车车辆研究所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。 Date28机车车辆研究所110kV/220kV线路保护 220KV线路保护配置原则： 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
6、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。 Date29机车车辆研究所110kV/220kV线路保护 220KV线路保护配置原则： 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。 Date30机车车辆研究所110kV/220kV线路保护为保证可靠性： 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
7、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）Date31机车车辆研究所变压器保护 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） AT、BT的保护放在牵引网的保护中Date32机车车辆研究所牵引变压器保护 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
8、配给电力系统的 三相 一定程度地限制短路电流Date33机车车辆研究所牵引变压器保护 电力机车/电动车组的工作电压： 网压在2931kV时功率线性下降至零； 网压在22.529kV范围内发挥额定功率； 网压在22.519kV时功率线性下降至额定 功率的84； 网压在1917.5kV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Date34机车车辆研究所牵引变压器保护 变压器的主要故障： 油箱内故障： 绕组相间短路 接地短路 匝间短路 铁芯烧损 后果严重：故障产生电弧绝缘材料气化 爆炸Date35机车车辆研究所牵引变压器保护 变压器的主要故
9、障： 油箱外故障： 套管、引线的短路故障 外部相间短路 外部接地短路 外部接地引起的中性点电位升高 外部接地引起的过电流（直接接地系统的零序 电流）Date36机车车辆研究所牵引变压器保护 变压器的不正常运行状态： 过负荷 过负荷引起温度上升，绝缘加速老化。 六度法则：变压器油温超过设计最高温度，每 升高六度，则寿命下降一半 牵引负载过负荷和欠负荷转换频繁，要求变压 器有较强的过负荷能力 油位降低 变压器油主要用于绝缘及散热Date37机车车辆研究所牵引变压器保护 各种变压器保护 瓦斯（气体）继电器： 保护变压器油箱内部的各种故障 容量800kVA的油浸式变压器装设 轻瓦斯继电器动作于信号 重
10、瓦斯继电器动作于跳闸Date38机车车辆研究所牵引变压器保护Date39机车车辆研究所牵引变压器保护Date40机车车辆研究所牵引变压器保护 瓦斯继电器的动作原理： 变压器内部轻微故障或者油有问题时，变 压器油气化，少量气体上升，使得继电器 内部油面下降，给出轻瓦斯警报信号 变压器内部严重故障，电弧很大，附近的 油剧烈气化，压力升高，造成冲击油流， 当流速达到0.6-1m/s时，重瓦斯继电器动作 跳闸Date41机车车辆研究所牵引变压器保护 瓦斯保护的特点： 结构简单 经济 灵敏度高 可以反应油箱内部所有故障 大量气体产生时动作迅速 不能反应油箱外部故障，不能作为变压器 保护的唯一保护，是变压
11、器保护的重要保 护Date42机车车辆研究所牵引变压器保护 电流速断保护： 利用检测电流大小 原理构成的保护 电流整定值跳闸 不能区分D2/D3故障 必须与过流保护配 合 大容量变压器需要 差动保护以提高动作速度Date43机车车辆研究所牵引变压器保护 差动保护 利用流入 变压器及 流出变压 器的电流 差原理构 成 保护变压 器内部、 引线等故 障简单可靠Date44机车车辆研究所牵引变压器保护 外部短路时， 有电流流入变 压器，也有电 流流出变压器 内部短路时， 没有电流流出 变压器 原理简单，接 线比较方便Date45机车车辆研究所牵引变压器保护 原副边电流 大小不同 原副边电流 相位不同
12、 多卷变压器Date46机车车辆研究所牵引变压器保护 电流大小的校正： 由于变压器的变比不等于1，造成电流大小 不同 可以用电流互感器解决部分问题 电流互感器解决大部分问题，因为电流互 感器的变比选择范围有限 利用继电器内部的平衡（不同匝数或者内 部平衡技术）解决余下的问题Date47机车车辆研究所牵引变压器保护 相位不同的校 正： 改变电流互 感器的接线 方式校正相 位 利用装置内 部改变相位Date48机车车辆研究所牵引变压器保护 变压器差动保护的困难 不平衡电流 励磁涌流 可选用的实际互感器变比和计算的不同 两侧互感器型式不同 变压器调压Date49机车车辆研究所牵引变压器保护 励磁涌流
13、： 正常励磁电流很小，不超过额定电流的 35% 外部故障时电压较低，励磁电流更小 励磁涌流出现在变压器空载投入或者外部 故障切除时的电压恢复瞬间，铁芯饱和引 起 励磁涌流数值很大，可以达到68倍额定电 流 Date50机车车辆研究所牵引变压器保护Date51机车车辆研究所牵引变压器保护Date52机车车辆研究所牵引变压器保护 利用励磁涌流的特征进行制动 非周期分量和高次谐波分量很大 开始部分衰减很快 数值很大 从晶体管保护开始，利用高次谐波制动的 比较多也比较成功，也有利用波形间断角 鉴别励磁涌流的保护；可以不使用速饱和 互感器 Date53机车车辆研究所牵引变压器保护 穿越电流造成的不平衡：
14、 穿越电流指的是穿过变压器的电流，包括 负荷电流和外部短路电流 由于本身电流就不能完全平衡，所以电流 大时会产生较大的不平衡电流，干扰差动 继电器工作 当外部短路电流产生时，更大的电流引起 不同型互感器饱和，不平衡电流加剧增大Date54机车车辆研究所牵引变压器保护 穿越电流引起的不平衡电流的避免 阶段比例制动 电流正常范围内不制动，保证灵敏度 电流较大时产生较大的制动电流，保证可 靠性 电流很大时，很大的制动系数，避免电流 互感器不同型造成的误动Date55机车车辆研究所牵引变压器保护 过负荷保护 过负荷可能造成电压降低、变压器过热从 而引起寿命下降 过负荷时发出警报，让值班人员采取措施 减
15、负荷 简单的电流继电器+延时继电器构成 复杂一点的采用反时限电流继电器，电流 越大动作时间越短Date56机车车辆研究所牵引变压器保护 电气化铁道牵引变压器的过负荷保护 负荷和电力系统不同，属于间隙性负荷， 有车时负荷大，可能过负荷，无车时负荷 小，甚至为零 两边负荷不平均，变压器有重负荷相 牵引变电所的主变压器过负荷保护需要装 设两相，过负荷倍数较大Date57机车车辆研究所牵引变压器保护 接地保护 主要用来保护外部故障引起的变压器的过 电流 内部故障已经由瓦斯和差动保护实现 用于中性点直接接地系统 原理：零序电流保护Date58机车车辆研究所牵引变压器保护Date59机车车辆研究所牵引变压器保护 主变压器保护的其他保护 低电压保护（启动元件） 高压侧过电流保护 低压侧过电流保护 主变压器保护的特点 主变压器价格昂贵，地位重要 较少出现故障 对保护可靠性要求极高Date60机车车辆研究所动力变压器保护 动力变压器容量较小，一般不设置差动 保护、瓦斯保护。容量大于规定要求（ 瓦斯800kVA，差动
