牽引變電所的饋線保護(hù)

1、 牽引變電所的饋線保護(hù)華東交通大學(xué) 電氣與電子工程學(xué)院 劉家李隨著時(shí)代的發(fā)展,利用微機(jī)構(gòu)成的變電站自動化系統(tǒng)在電力系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用,并取得了良好的效果,使得電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的可靠性和快速性都得到很大提高.由于牽引供電系統(tǒng)的負(fù)荷特性和電力系統(tǒng)的負(fù)荷特性不同,牽引網(wǎng)繼電保護(hù)技術(shù)和操作水平相對落后,電力系統(tǒng)的變電站自動化技術(shù)在牽引供電系統(tǒng)中還沒有得到廣泛應(yīng)用.而牽引變電所變電站自動化的饋線保護(hù)主要去分析牽引供電系統(tǒng)的構(gòu)成,牽引變電所向電力機(jī)車的供電方式,以及電氣化鐵路的負(fù)荷特征.牽引負(fù)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(fù)荷的特征,因此其饋線保護(hù)的原理相對

2、于一般變電所來說有所不同.通過分析其負(fù)荷特征,根據(jù)自適應(yīng)原理,提出了利用高次諧波對距離保護(hù)、電流增量保護(hù)等主、后備保護(hù)進(jìn)行抑制,自動改變其動作邊界,并利用二次諧波進(jìn)行保護(hù)閉鎖,對防止由勵磁涌流、再生負(fù)荷等因素引起的保護(hù)誤動作有很好的功能.其中距離保護(hù)主要采用四邊形保護(hù)特性.自 2005 年5月饋線保護(hù)整定值調(diào)整以來,牽引變電所運(yùn)行基本穩(wěn)定,這避免了大負(fù)荷電流引起的變電所饋線斷路器跳閘,保證了牽引變電所的可靠供電.1 故障分析由于阻抗 II 段是按正常供電進(jìn)行整定（見式 1）,阻抗III 段是按越區(qū)供電進(jìn)行整定（見式 2）,所以一般阻抗III 段的線路阻抗大于阻抗II 段的線路阻抗,當(dāng)相鄰變電所

3、供電臂越時(shí),相差就越大。由式（1）和式（2）的整定計(jì)算方法,結(jié)合四邊形特性可以明顯地看出阻抗III 段Z 值大于正常供電時(shí)阻抗II 段的Z 值.由于阻抗II 段與阻抗III 段選取了相同的最大負(fù)荷電流,這樣它們的R值相同.ZII=Kk （2×Z1）×nL/ny （1）ZIII=Kk （Z1+2×Z2）×nL/ny。 （2）式中.ZII 為1#變電所阻抗II 段線路阻抗整定值;ZIII 為1#變電所阻抗III 段線路阻抗整定值;Z1 為1#變電所至分區(qū)亭的線路阻抗;Z2 為2#變電所至分區(qū)亭的線路阻抗;Kk 為可靠系數(shù);nL 為饋線電流互感器變比;ny 為

4、饋線母線電壓變比.而負(fù)荷電流阻抗角一般為30°45°.這樣造成正常負(fù)荷電流落到了阻抗III 段的動作區(qū),造成阻抗III 段保護(hù)誤動.這也是為什么阻抗II 段與阻抗III 段R 值和動作時(shí)間相同,但大多阻抗II 段不跳閘的原因.當(dāng)列車提速后車流密度增大,再加上客車內(nèi)用電從網(wǎng)上取流以及貨車取流的增加等,構(gòu)成了大負(fù)荷電流跳閘的條件,引起變電所饋線斷路器跳閘.2 參數(shù)的選取準(zhǔn)則（1）通過對多次跳閘分析,發(fā)現(xiàn)原來選取的最大負(fù)荷電流不能滿足要求,所以造成了保護(hù)的誤動.故標(biāo)指示的短路電流可作為線路最大負(fù)荷電流的選取依據(jù),故標(biāo)顯示OVER 測量越限,是因?yàn)榫€路沒有發(fā)生短路,只是負(fù)荷阻抗而不

5、是短路電抗,所以不能顯示公里數(shù).（2）最大負(fù)荷電流的選取不能引起主變壓器的二次低壓起動過電流保護(hù)動作，因此選取該電流后要校驗(yàn)低壓起動過流的低電壓以滿足要求.（3）最大負(fù)荷電流的選取不能超過接觸網(wǎng)接觸懸掛載流的允許載流能力,防止因其選擇不當(dāng)引起接觸網(wǎng)過載發(fā)生斷線事故.3 元氏變電所饋線保護(hù)調(diào)整計(jì)算實(shí)例（1）根據(jù)故標(biāo)裝置指示選取最大負(fù)荷電流.II 段最大負(fù)荷電流由原來的460 A 根據(jù)測量及主變壓器負(fù)載能力改為選取750 A（Ifzd）.（2）II 段R 值計(jì)算。RII=UZX（cos-sin/tan）×nL/（Ifzd×kk×kfh×ny） 在此式中,RI

6、I 為阻抗II 段的電阻值；UZX 為母線最低工作電壓；為負(fù)荷阻抗角,取35°為線數(shù)阻抗角，取70°kk 為可靠系數(shù)，取1.3；kfh 為返回系數(shù),取0.95；nL 為電流互感器變比,取120；ny 為電壓互感器變比,取275；Ifzd 為饋線最大負(fù)荷電流,取750 A。經(jīng)計(jì)算 RII=7.33 ，取7.3 .（3）低壓起動過電流保護(hù)的低電壓值校驗(yàn)。UIIminU/ 3 I1max(Zx+Zb)× 3 /4 此式中,UIImin 為阻抗II 段最低電壓計(jì)算值;U 為110 kV 進(jìn)線始端電壓,取115.5 kV；Zx 為110 kV側(cè)系統(tǒng)阻抗,取8.47 ；Zb

7、為110 kV 側(cè)主變壓器阻抗,取40.33 ；I1max 為當(dāng)二次2 個(gè)供電臂同時(shí)最大負(fù)荷時(shí)的一次電流計(jì)算值，取433 A.經(jīng)計(jì)算 UIImin=19 725 V，低電壓繼電器的一次動作電壓值Udz=17 800 V,則UIIimin>Udz 滿足要求.（4）接觸網(wǎng)接觸懸掛載流能力校驗(yàn)。我國京鄭高速鐵路線接觸網(wǎng)選用了CTHA-120 接觸線+THJ-95 承力索。該種類型接觸網(wǎng)接觸懸掛載流能力見表1。表1 接觸懸掛載流能力一覽表導(dǎo)線 型號 分流系數(shù) 允許載流量(95) 懸掛載流能力接觸線 CTHA-120 0.561 510 A 909 A承力索 THJ-95 0.447 435 A

8、909 A由表1 可知，變電所饋線最大負(fù)荷電流750 A接觸網(wǎng)接觸懸掛載流能力909 A，滿足要求.4 變電所饋線保護(hù)調(diào)整為此,根據(jù)現(xiàn)場故標(biāo)指示和相關(guān)測量數(shù)據(jù),經(jīng)過詳細(xì)計(jì)算與校核后,對變電所饋線保護(hù)阻抗II、III 段的R 值進(jìn)行了調(diào)整,線路阻抗值保持不變,完善了四邊形阻抗保護(hù)負(fù)荷邊的保護(hù)整定,避免了正常負(fù)荷引起的變電所饋線斷路器跳閘.5 結(jié)論（1）利用專門測量儀器對各饋線供電參數(shù)進(jìn)行測定,選取真實(shí)的最大負(fù)荷電流和最低工作電壓,對饋線保護(hù)進(jìn)行重新整定計(jì)算,提高饋線保護(hù)整定的準(zhǔn)確性.（2）最大負(fù)荷電流的選取要充分考慮到其負(fù)荷阻抗角,只有能躲過最大負(fù)荷阻抗角時(shí)的負(fù)荷電流才能防止饋線保護(hù)誤動.（3）

9、對跳閘較為頻繁的饋線保護(hù)先進(jìn)行調(diào)整,積累經(jīng)驗(yàn)后對其他（尤其阻抗II 段與阻抗III 段線路阻抗值差別較大）饋線保護(hù)進(jìn)行調(diào)整,確保保護(hù)整定的準(zhǔn)確性.對越區(qū)供電定值投入運(yùn)行的饋線保護(hù),短時(shí)間內(nèi)無法對其進(jìn)行調(diào)整時(shí),可將阻抗III 段保護(hù)定值調(diào)到和阻抗II 段相同,需要進(jìn)行越區(qū)供電時(shí)再將保護(hù)定值調(diào)整為越區(qū)定值.（4）建議微機(jī)保護(hù)運(yùn)行的饋線,將越區(qū)定值關(guān)閉,在進(jìn)行越區(qū)供電時(shí)才進(jìn)行投入.這樣,可有效避免饋線保護(hù)的誤動.（5） 每運(yùn)行12 年或提速調(diào)后,對變電所負(fù)荷電流進(jìn)行重新測定,不符合保護(hù)要求的以及由于提速重載而發(fā)生跳閘時(shí),要對變電所保護(hù)定值進(jìn)行重新調(diào)整,以滿足保護(hù)運(yùn)行的可靠性要求.參考文獻(xiàn)：1張?zhí)鞂? 電氣化鐵道牽引變電所饋線保護(hù)研究D;