鐵路牽引供電系統(tǒng)繼電保護的基本知識

繼電保護任務繼電保護任務繼電保護裝置反應供電系統(tǒng)中電氣設備發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)并作用于斷路器跳閘同時能發(fā)出動作信號的一種自動裝置繼電保護任務圖1.1電氣化鐵路供電系統(tǒng)牽引變電所：通過110kV三相輸電線路，由電源Ⅰ和電源Ⅱ供電。T1、T2：將110kV三相電壓變換為27.5kV單相電壓向接觸網供電。T3：將27.5kV三相電壓降低為6~10kV三相電壓，向牽引變電所附近電力用戶供電。QF1~QF12：均配有專門的繼電保護裝置。能自動、迅速、有選擇性地將故障元件從供電系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)受到損壞，保證其他無故障部分迅速恢復正常運行。1繼電保護的任務繼電保護任務能自動、迅速、有選擇性地將故障元件從供電系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)受到損壞，保證其他無故障部分迅速恢復正常運行。1繼電保護的任務繼電保護與自動重合閘裝置配合使用，能進一步提高供電的質量。3反應電力設備的不正常運行狀態(tài)，并根據運行維護條件，而動作于發(fā)出信號或跳閘。2繼電保護任務可靠性繼電保護的基本要求選擇性基本要求速動性靈敏性可靠性可靠性可靠性是對繼電保護最基本的要求，是指被保護范圍內發(fā)生故障時，保護裝置動作的可靠程度，即不拒動、不誤動。定義不誤動是指在任何其他該保護不應該動作的情況下，則不應該誤動作。不拒動指在該保護裝置規(guī)定的保護范圍內發(fā)生了它應該動作的故障時，它不應該拒絕動作；靈敏性繼電保護的基本要求選擇性基本要求速動性靈敏性可靠性靈敏性繼電保護的靈敏性，是指對于其保護范圍內發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)的反應能力。定義保護裝置靈敏與否，受電力系統(tǒng)運行方式的影響較大，通常在保護裝置的整定計算中，只考慮系統(tǒng)運行方式的兩種極端情況，即最大運行方式和最小運行方式。靈敏性最大運行方式，就是供電系統(tǒng)中的發(fā)電機、并聯(lián)線路、變壓器等都投入時的運行方式，如圖1.4（a）所示。此時系統(tǒng)的發(fā)電機容量最大，電壓較穩(wěn)定，而且系統(tǒng)等值阻抗最小，短路電流最大。圖1.4(a)最大運行方式靈敏性最小運行方式，就是供電系統(tǒng)中的發(fā)電機、并聯(lián)線路、變壓器等投入最少的一種運行方式，如圖1.4（b）所示。此時系統(tǒng)的發(fā)電機容量最小，電壓不夠穩(wěn)定，而且系統(tǒng)等值阻抗最大，短路電流最小。圖1.4(b)最小運行方式靈敏性反應故障參數(shù)增加的保護裝置(如電流保護)，其靈敏系數(shù)為：反應故障參數(shù)降低的保護裝置(如低電壓保護)，其靈敏系數(shù)為：保護區(qū)末端金屬性短路時保護安裝處故障參數(shù)的最小值保護裝置的動作參數(shù)保護區(qū)末端金屬性短路時保護安裝處故障參數(shù)的最大值保護裝置的動作參數(shù)速動性繼電保護的基本要求選擇性基本要求速動性靈敏性可靠性速動性速動性是指故障發(fā)生后，繼電保護裝置應能盡快地動作切除故障，以減少設備及用戶在大電流、低電壓狀態(tài)下的運行時間，降低設備的損壞程度，提高系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性。定義一二三四五根據維持系統(tǒng)穩(wěn)定的要求，必須快速切除的高壓輸電線路上發(fā)生的故障。使發(fā)電廠或重要用戶的母線電壓低于允許值(一般為0.7倍額定電壓)的故障。大容量的發(fā)電機、變壓器以及電動機內部發(fā)生的故障。1～10kV線路導線截面過小，為避免過熱不允許延時切除的故障等?？赡芪＜叭松戆踩νㄐ畔到y(tǒng)或鐵道信號系統(tǒng)有強烈干擾的故障等。必須快速切除的故障速動性速動性=故障切除時間保護裝置動作時間+斷路器動作時間快速保護動作時間最快的可達斷路器的動作時間最快的可達0.04~0.08s0.01~0.02s0.06~0.15s0.02~0.06s繼電保護裝置快速切除故障的優(yōu)點：優(yōu)點1可以提高電力系統(tǒng)中發(fā)電機并聯(lián)運行的穩(wěn)定性。2可以減輕短路電流使電氣設備損壞的程度，并縮短用戶在低電壓狀態(tài)下的工作時間，從而使電動機容易自啟動。3可以防止故障的擴大，提高自動重合閘動作的成功率。速動性要求切除故障的時間約為0.1~0.2s。對于400~500kV網絡速動性要求切除故障的時間約為0.15~0.3s。對于110~330kV網絡要求切除故障的時間約為0.5~0.7s。對于35kV及以下網絡選擇性繼電保護的基本要求選擇性基本要求速動性靈敏性可靠性選擇性選擇性是指保護裝置動作時，應在可能最小的區(qū)間內將故障從供電系統(tǒng)中斷開，最大限度地保證系統(tǒng)中無故障部分仍能繼續(xù)安全運行。定義應由裝在故障元件區(qū)段內的斷路器上的繼電保護裝置動作切除故障；含義一：當供電系統(tǒng)的保護裝置或斷路器拒動時，仍應保證在停電范圍最小的原則下切除故障。含義二：反應被保護元件上的故障，并能在較短時間內將故障切除的保護。主保護在主保護不能動作時，該保護動作將故障切除。后備保護為補充主保護某種性能的不足或加速切除某部分故障而裝設的簡單保護。輔助保護保護裝置選擇性后備保護選擇性近后備保護只有當本元件主保護拒絕動作時，它才動作，將所保護元件上的故障切除。遠后備保護相鄰電氣元件主保護或近后備保護拒絕動作時，遠后備動作將故障切除。選擇性圖1.2選擇性說明原理圖k1點短路時，應由線路AB的保護動作跳開斷路器QF1和QF2，故障線路被切除。選擇性圖1.2選擇性說明原理圖k3點短路時，由線路CD的保護動作斷開斷路器QF5，只有變電所D停電。k3點故障時，6(1)拒動，可經一定延時后由6(2)后備保護動作跳開QF6。即近后備保護。近后備保護動作造成的停電范圍不會擴大，但切除故障的時間比主保護長。選擇性圖1.2選擇性說明原理圖k3點短路時，斷路器QF6跳不開（拒動）。相鄰線路BC的保護動作跳開斷路器QF5，起到遠后備保護作用。遠后備保護動作造成停電范圍擴大了，且切除故障時間比相鄰元件的主保護和近后備保護的時間都長。選擇性圖1.2選擇性說明原理圖保護1和保護3,分別可以作為保護5和保護7的遠后備保護。繼電保護的分類按原理分類0201030506電流保護測量比較元件反應的是流過保護安裝處的電流。序量保護這時在變換電路中應包括對稱分量過濾器，以獲得所需要的相序分量。方向性保護增加方向元件，或使測量比較元件本身具有方向性。欠電壓保護測量比較元件反應的是保護安裝處的電壓。距離保護測量比較元件反應的是從保護安裝處至短路點的線路阻抗。差動保護測量比較元件反應的是被保護設備兩端的電流差。按原理分類04按保護對象分類線路保護按保護對象分類母線保護變壓器保護牽引網保護電容補償裝置保護按保護作用分類在被保護設備整個保護范圍內發(fā)生故障時，能以最短時限動作、有選擇性地切除故障部分的保護。