牽引變電跳閘分析及故障判斷.

1、牽引變電所開(kāi)關(guān)跳閘分析及故障判斷第一節(jié)：繼電保護(hù)的原理v1、繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成與分類(lèi)：、繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成與分類(lèi)：v基本原理：v繼電保護(hù)是為區(qū)分系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)與故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的一種裝置v其特征是：電流增加 過(guò)電流保護(hù)電壓降低 低電壓保護(hù)U/I 方向變化 正常：20左右 短路：6085方向保護(hù).Z= U/I 模值減少 阻抗保護(hù) I入I出 I入I出 電流差動(dòng)保護(hù)另非電氣量：瓦斯保護(hù)，過(guò)熱保護(hù)，故障壓力v原則上說(shuō)：只要找出正常運(yùn)行與故障時(shí)系統(tǒng)中電氣量或非電氣量的變化特征（差別），即可找出一種原理，且差別越明顯，保護(hù)性能越好。電磁保護(hù)原理動(dòng)作原理v正常運(yùn)行：Ir=If LJ不動(dòng)v設(shè)

2、流互變比為600/5,保護(hù)定值為6A，時(shí)限為0.5Sv當(dāng)負(fù)荷電流為700A時(shí)，電流繼電器不啟動(dòng)。v當(dāng)一次電流大于720A時(shí)，電流繼電器受電啟動(dòng)，若故障電流是瞬時(shí)的，即t0.5S時(shí)，保護(hù)不出口，也就是時(shí)間繼電器節(jié)點(diǎn)沒(méi)有延時(shí)閉合，故繼電器返回。v當(dāng)一次電流大于720A時(shí)，電流繼電器受電啟動(dòng)，若故障電流延時(shí)大于0.5S時(shí)，即t0.5S時(shí)，保護(hù)出口，啟動(dòng)跳閘電磁鐵，使斷路器跳閘。同時(shí)發(fā)出信號(hào)。v故障時(shí)：Ir=IdIdz LJ動(dòng)SJ動(dòng)（延時(shí)）XJ動(dòng)信號(hào)v TQ動(dòng)跳閘微機(jī)保護(hù)原理v一般由測(cè)量元件、邏輯元件和執(zhí)行元件三部分組成。v測(cè)量元件v作用：測(cè)量從被保護(hù)對(duì)象輸入的有關(guān)物理量（如電流、電壓、阻抗、功率方向

3、等），并與已給定的整定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果給出“是”、“非”、“大于”、“不大于”等具有“0”或“1”性質(zhì)的一組邏輯信號(hào)，從而判斷保護(hù)是否應(yīng)該啟動(dòng)。v邏輯元件v作用：根據(jù)測(cè)量部分輸出量的大小、性質(zhì)、輸出的邏輯狀態(tài)、出現(xiàn)的順序或它們的組合，使保護(hù)裝置按一定的邏輯工作，最后確定是否應(yīng)跳閘或發(fā)信號(hào)，并將有關(guān)命令傳給執(zhí)行元件。v 邏輯回路有：或、與、非、延時(shí)啟動(dòng)、延時(shí)返回、記憶等。v執(zhí)行元件： 作用；根據(jù)邏輯元件傳送的信號(hào)，最后完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的任務(wù)。如：故障時(shí)跳閘；不正常運(yùn)行時(shí)發(fā)信號(hào)；正常運(yùn)行時(shí)不動(dòng)作。邏輯執(zhí)行測(cè)量被測(cè)物理量跳閘或信號(hào)定值對(duì)繼電保護(hù)的要求 對(duì)動(dòng)作于跳閘的繼電保護(hù)，在技術(shù)上一般應(yīng)

4、滿(mǎn)足四個(gè)基本要求：選擇性、速動(dòng)性、靈敏性、可靠性。 即保護(hù)四性。1、選擇性： 選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置僅將故障元件切除，而使非故障元件仍能正常運(yùn)行，以盡量縮小停電范圍。 例：末端并聯(lián)的上下行接觸網(wǎng) 當(dāng)下行線發(fā)生接地故障時(shí)，211DL距離一段保護(hù)啟動(dòng)，同時(shí)271距離一段保護(hù)啟動(dòng)，而上行斷路器212DL保護(hù)不啟動(dòng)，這樣就實(shí)現(xiàn)了保護(hù)的選擇性。212DL271DL211DL85選擇性v小結(jié)：小結(jié)：選擇性就是故障點(diǎn)在區(qū)內(nèi)就動(dòng)作，區(qū)外不動(dòng)作。當(dāng)主保護(hù)未動(dòng)作時(shí)，由近后備或遠(yuǎn)后備切除故障，使停電面積最小。因遠(yuǎn)后備保護(hù)比較完善（對(duì)保護(hù)裝置DL、二次回路和直流電源等故障所引起的拒絕動(dòng)作均起后備作用）

5、且實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，應(yīng)優(yōu)先采用。速動(dòng)性v速動(dòng)性：v快速切除故障。v作用：v1提高系統(tǒng)穩(wěn)定性；2減少設(shè)備在低電壓下的動(dòng)作時(shí)間； 3減少故障元件的損壞程度 ，避免故障進(jìn)一步擴(kuò)大。v t tab+tDLvt故障切除時(shí)間；vtab-保護(hù)動(dòng)作時(shí)間；vtDL-斷路器動(dòng)作時(shí)間；v一般的快速保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.060.12s，最快的可達(dá)0.010.04s。v一般的斷路器的動(dòng)作時(shí)間為0.060.15s，最快的可達(dá)0.020.06s。靈敏性v靈敏性：指在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)故障情況的反應(yīng)能力。滿(mǎn)足靈敏性要求的保護(hù)裝置應(yīng)在區(qū)內(nèi)故障時(shí)，不論短路點(diǎn)的位置與短路的類(lèi)型如何，都能靈敏地正確地反應(yīng)出來(lái)。v通常，靈敏性用靈敏系數(shù)來(lái)

6、衡量，并表示為Klm。v對(duì)反應(yīng)于數(shù)值上升而動(dòng)作的過(guò)量保護(hù)（如電流保護(hù)）vKlm=保護(hù)區(qū)內(nèi)金屬性短路時(shí)故障參數(shù)的最小計(jì)算值/保護(hù)的動(dòng)作參數(shù)v對(duì)反應(yīng)于數(shù)值下降而動(dòng)作的欠量保護(hù)（如低電壓保護(hù)） Klm=保護(hù)的動(dòng)作參數(shù)/保護(hù)區(qū)內(nèi)金屬性短路時(shí)故障參數(shù)的最大計(jì)算值其中故障參數(shù)的最小、最大計(jì)算值是根據(jù)實(shí)際可能的最不利運(yùn)行方式、故障類(lèi)型和短路點(diǎn)來(lái)計(jì)算的?？煽啃詖可靠性：v指發(fā)生了屬于它改動(dòng)作的故障，它能可靠動(dòng)作，即不發(fā)生拒絕動(dòng)作（拒動(dòng)）；而在不改動(dòng)作時(shí)，他能可靠不動(dòng)，即不發(fā)生錯(cuò)誤動(dòng)作（簡(jiǎn)稱(chēng)誤動(dòng)）。v影響可靠性有內(nèi)在的和外在的因素：v內(nèi)在的：裝置本身的質(zhì)量，包括元件好壞、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、制造工藝水平、內(nèi)外接線

7、簡(jiǎn)明，觸點(diǎn)多少等；v外在的：運(yùn)行維護(hù)水平、調(diào)試是否正確、正確安裝v上述四個(gè)基本要求是分析研究繼電保護(hù)性能的基礎(chǔ)，也是貫穿全課程的一個(gè)基本線索。在它們之間既有矛盾的一面，又有在一定條件下統(tǒng)一的一面。第二節(jié)：饋線越級(jí)跳閘分析第二節(jié)：饋線越級(jí)跳閘分析v一、跳閘經(jīng)過(guò)一、跳閘經(jīng)過(guò)v2007年07月20日19時(shí)02分39秒426毫秒昆山變電所214DL跳閘，過(guò)流出口；2007年7月20日19時(shí)02分41秒426毫秒重合閘成功。v2007年7月20日19時(shí)02分39秒550毫秒昆山變電所202B跳閘，單相過(guò)流出口。v2007年7月20 日19時(shí)02分39秒589毫秒安亭分區(qū)所271DL跳閘，電流速斷出口。饋

8、線開(kāi)關(guān)跳閘報(bào)告v故障報(bào)告故障報(bào)告v214饋線保護(hù)饋線保護(hù)WXB65A 保護(hù)動(dòng)作報(bào)告保護(hù)動(dòng)作報(bào)告：v流水號(hào)：流水號(hào)：1093v重合閘：重合閘啟動(dòng)重合閘：重合閘啟動(dòng)v故障時(shí)刻：故障時(shí)刻：2007年年07月月20日日19時(shí)時(shí)02分分39秒秒426毫秒毫秒v動(dòng)作類(lèi)型：過(guò)流出口動(dòng)作類(lèi)型：過(guò)流出口v出口時(shí)間：出口時(shí)間：485 ms定值是定值是500msvU：5464.000 VvI1：3540.000 A (3540/630=5.6191.9) 過(guò)流時(shí)間過(guò)流時(shí)間 TGL 0.5vU2：0.000 AvI12：6.000 A I13：0.000 A I15：6.000 A I17：0.000 Av電阻：電阻

9、：-0.69v電抗：電抗：-1.37v阻抗角：阻抗角：243.300度度v故障測(cè)距：故障測(cè)距：0.000 Kmv重合閘時(shí)刻：重合閘時(shí)刻：2007年年7月月20日日19時(shí)時(shí)02分分41秒秒426毫秒毫秒v重合時(shí)間：重合時(shí)間：1999 ms相量分析v由跳閘電量繪制相量圖看出：故障時(shí)電流是正常負(fù)荷的35倍，v電壓下降45倍，說(shuō)明了故障是存在的，v但從距離保護(hù)相量圖中看到，故障在保護(hù)范圍以外。v其反方向相量正好是在近端距離一段保護(hù)范圍之內(nèi)。Z1Z2Ru243.327500VX243.3v5464V3540A214上級(jí)開(kāi)關(guān)（202DL）跳閘報(bào)告v2B后備保護(hù)后備保護(hù)WBZ-652A保護(hù)動(dòng)作報(bào)告：保護(hù)動(dòng)作

10、報(bào)告：v故障時(shí)刻：2007年7月20日19時(shí)02分39秒550毫秒v動(dòng)作類(lèi)型：202b相過(guò)流v出口時(shí)間：685ms定值是700msvUAB100.43V IA000.55AvUBC91.24V IB1.50A vUCA94.94V IC2.05AvUa100.42V Ia0AvUb57.44V Ib1.76A (1.760.65) 單相過(guò)流時(shí)限 T1GL 0.70分區(qū)所跳閘報(bào)告v安亭分區(qū)所(流互變比80)v271饋線保護(hù)饋線保護(hù)WXB65A 保護(hù)動(dòng)作報(bào)告：保護(hù)動(dòng)作報(bào)告：v故障時(shí)間：2007年7月20日 19時(shí)02分39秒589毫秒v保護(hù)動(dòng)作：電流速斷出口v出口時(shí)間：85msv電壓16690Vv

11、電壓26663Vv電流2208A v二次諧波電流4A 三次諧波電流1A 五次諧波電流2A 七次諧波電流0Av一次電阻1.3，一次電抗2.71， 阻抗角64.3度v故障測(cè)距14.2Km對(duì)比分析v五、原因分析五、原因分析v214跳閘時(shí)，電抗為-1.37，距離段保護(hù)定值為8.95,偏移電抗為0.81,不符合啟動(dòng)條件。v214跳閘時(shí)，二次電流為5.619A,過(guò)流保護(hù)定值為1.9A ,過(guò)流保護(hù)啟動(dòng)符合條件。v202B跳閘時(shí)，二次電流為1.76A,過(guò)流保護(hù)定值為0.65A,過(guò)流保護(hù)啟動(dòng)符合條件。v安亭271跳閘時(shí)，二次電流為27.6A,過(guò)流保護(hù)定值為13.73,過(guò)流保護(hù)啟動(dòng)符合條件。具體分析v具體分析如下

12、：具體分析如下：v1、214距離保護(hù)沒(méi)有動(dòng)作是造成過(guò)流保護(hù)啟動(dòng)的主要原因v 從214動(dòng)作報(bào)告看到，其跳閘后電抗值為-1.37，阻抗角為243.3度，在保護(hù)范圍之外，從前面繪制的相量圖看出，跳閘時(shí)通過(guò)214保護(hù)裝置的二次電流方向反向。v2、從故障報(bào)告可以看到214跳閘出口時(shí)間是2007年7月20日19時(shí)02分39秒426毫秒，而202B跳閘出口時(shí)間是2007年7月20日19時(shí)02分39秒550毫秒。兩者時(shí)限相差124毫秒（而保護(hù)定值時(shí)限要求214要比202B提前200毫秒）。從啟動(dòng)電流分析看到202B啟動(dòng)電流為812.5A而214啟動(dòng)電流為1197A，所以當(dāng)進(jìn)端短路接地時(shí)202B保護(hù)首先達(dá)到啟動(dòng)

13、電流而啟動(dòng)。結(jié)論v結(jié)論結(jié)論: v1、阻抗保護(hù)具有方向性，阻抗保護(hù)具有方向性，214端子箱內(nèi)端子箱內(nèi)B421和和N421反接，是造成反接，是造成214距離保護(hù)拒距離保護(hù)拒動(dòng)，后備過(guò)流保護(hù)啟動(dòng)從而越級(jí)跳閘的主動(dòng)，后備過(guò)流保護(hù)啟動(dòng)從而越級(jí)跳閘的主要原因。要原因。v2、202B和和214過(guò)流啟動(dòng)后，延時(shí)相差太小過(guò)流啟動(dòng)后，延時(shí)相差太小（124毫秒）毫秒）,214斷路器固有跳閘時(shí)間比斷路器固有跳閘時(shí)間比202斷路器固有跳閘時(shí)間長(zhǎng)，是造成斷路器固有跳閘時(shí)間長(zhǎng)，是造成202B和和214同時(shí)出口跳閘的次要原因。同時(shí)出口跳閘的次要原因。第三節(jié)：主變過(guò)流跳閘分析v保護(hù)動(dòng)作情況：保護(hù)動(dòng)作情況：v 2007年10月5

14、日10時(shí)29分28秒717毫秒 2DK3513電鐵后備保護(hù) 保護(hù)啟動(dòng)v2007年10月5日10時(shí)29分31秒652毫秒 2DK3513電鐵后備保護(hù) 高壓側(cè)過(guò)流動(dòng)作v故障電量：高壓側(cè)UA=59.43，高壓側(cè)UB=58.39，高壓側(cè)UC=60.20，零序電壓=0.05233v故障電量：低壓側(cè)Ua=99.12，低壓側(cè)Ub=0.0392，低壓側(cè)Uab=99.16v故障電量：高壓側(cè)IA=3.995，高壓側(cè)IB=2.95，高壓側(cè)IC=1.097v故障電量：低壓側(cè)I a=4.334，低壓側(cè)Ib=0.03916v2007年10月5日10時(shí)33分19秒56毫秒：保護(hù)事項(xiàng) 1DK3531電鐵后備保護(hù)低壓側(cè)B相PT

15、斷線 Ub0.02613 Ib=2.154v2007年10月5日10時(shí)34分16秒600毫秒：保護(hù)事項(xiàng) 1DK3531電鐵后備保護(hù)低壓側(cè)B相PT斷線恢復(fù) Ub97.88 Ib=2.285相量分析UAUBUCUaubUabIa=4.334從相量圖看出：高壓側(cè)A相電流增大低壓側(cè)b相電壓下降，a相電流迅速增加。高壓側(cè)三相過(guò)流的條件是：IAIHGL或IBIHGL或ICIHGL且tTHGL 同時(shí)為提高可靠性，可選擇低壓閉鎖功能：Umin(ua,ub,uab) udz低壓?jiǎn)?dòng)過(guò)流保護(hù)：a相過(guò)流時(shí)跳開(kāi)a相斷路器。B相過(guò)流時(shí)跳開(kāi)b相斷路器。動(dòng)作方程：IaIaLGL且tTaLGL IbIbLGL且tTbLGL可

16、選擇低壓閉鎖功能,啟動(dòng)條件：UaULDYUb ULDYIA3.995跳閘原因分析跳閘原因分析v跳閘原因分析：跳閘原因分析：v1、經(jīng)查相關(guān)變電所保護(hù)定值，南翔變電所高壓側(cè)過(guò)流定值是3.89A，高壓側(cè)流互變比為60，低壓側(cè)低壓定值是61V,延時(shí)1.0S。低壓側(cè)過(guò)流定值是4.04A, 低壓側(cè)流互變比為275，延時(shí)0.7S。v2、102斷路器跳閘時(shí)故障電流為3.9953.89A，低壓側(cè)電壓Ub=0.039261V滿(mǎn)足高壓側(cè)過(guò)流動(dòng)作啟動(dòng)條件，造成102跳閘同時(shí)啟動(dòng)202A、202B跳閘。 v3、主變低壓側(cè)過(guò)流保護(hù)沒(méi)有啟動(dòng)的原因是：低壓側(cè)I a=4.3344.04A，但Ua=99.1261V滿(mǎn)足低壓閉鎖條

17、件，故保護(hù)沒(méi)有啟動(dòng)。v4、饋線保護(hù)沒(méi)有啟動(dòng)的原因是：PT斷線閉鎖距離保護(hù)。饋線a相最小過(guò)流定值為5.79AI a=4.334A,所以饋線保護(hù)沒(méi)有啟動(dòng)。v5、通過(guò)設(shè)備說(shuō)明書(shū)看到：PT斷線的判據(jù)是U10V,I0.04In延時(shí)9秒報(bào)PT斷線。而跳閘前Ib0，故沒(méi)有發(fā)出PT斷線信號(hào)。電壓曲線故障錄波結(jié)論v本次跳閘是：過(guò)負(fù)荷引起的。v由于PT斷線造成閉鎖功能實(shí)效，而使高壓過(guò)流保護(hù)啟動(dòng)102斷路器跳閘。vPT斷線報(bào)警的條件是：v電壓小于60V，電流大于0.04額定電流。v而PT斷線沒(méi)報(bào)警的原因是沒(méi)有負(fù)荷。第四節(jié)：故障測(cè)距v在電氣化鐵路輸電線路中，由于受外界環(huán)境的影響，線路發(fā)生故障的機(jī)會(huì)較多，對(duì)于長(zhǎng)線路，特

18、別是電氣化鐵路經(jīng)過(guò)的復(fù)雜地段，查找故障點(diǎn)可能需要很長(zhǎng)時(shí)間，不但延長(zhǎng)了故障排除和恢復(fù)供電的時(shí)間，而且增加了因停電過(guò)長(zhǎng)而造成的損失，若能方便的對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，則可及時(shí)排除故障點(diǎn)，恢復(fù)供電，那么，故障測(cè)距的原理是什么呢？測(cè)距圖例v 變 電 所供 電 線區(qū) 間 線 路站 場(chǎng)區(qū) 間 線 路v設(shè)饋線壓互變比27.5/0.1，v流互變比800/5, v供電線單位電抗0.65/Km，v接觸網(wǎng)線路單位電抗0.35/Km,v站場(chǎng)單位電抗0.2/Km，vL1=1Km，L2=10Km，vL3=12Km，L4=25Km。v則故障測(cè)距定值設(shè)置如下：計(jì)算方法測(cè)距原理v測(cè)距分段依據(jù)線路材料,架構(gòu)等條件,如供電線,區(qū)間,站場(chǎng)等單位電抗不同進(jìn)行分段.其中各段總電抗由單位電抗和分段距離計(jì)算求出，是為方便程序判別設(shè)置。v注意單位電抗和總電抗都是二次換算值注意單位電抗和總電抗都是二次換算值.v測(cè)距分段數(shù)：測(cè)距時(shí)將此饋線根據(jù)不同的電抗區(qū)段分成的測(cè)距分段的個(gè)數(shù)。v單位電抗： 在此分段內(nèi)接觸網(wǎng)的單位電抗值,為二次值二次值，x2=x1*KI/KU，單位/Km.v總電抗： 保護(hù)安裝處到此分段末端的總電抗保護(hù)安裝處到此分段末端的總電