城市軌道交通供電系統(tǒng)運(yùn)行與管理（第2版）課件：直流牽引供電系統(tǒng)保護(hù)

城市軌道交通供電系統(tǒng)運(yùn)行與管理

直流牽引供電系統(tǒng)保護(hù)

一直流牽引供電系統(tǒng)保護(hù)特點(diǎn)二目錄牽引變電所聯(lián)跳保護(hù)三直流框架保護(hù)四縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：（1）理解牽引變電所聯(lián)跳保護(hù)的幾種形式。（2）理解直流牽引供電系統(tǒng)框架保護(hù)原理。（3）理解縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)原理。（4）了解城軌供電系統(tǒng)主要保護(hù)配置與設(shè)備間的聯(lián)鎖。能力目標(biāo)：（1）能解釋城軌牽引供電系統(tǒng)保護(hù)的“死區(qū)”。（2）會(huì)看圖分析牽引變電所聯(lián)跳保護(hù)的開關(guān)動(dòng)作。（3）能說(shuō)明直流牽引供電系統(tǒng)框架保護(hù)的原理。（4）能說(shuō)明縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的原理。素質(zhì)目標(biāo)：（1）養(yǎng)成團(tuán)隊(duì)協(xié)作與互助意識(shí)。（2）養(yǎng)成堅(jiān)持自學(xué)習(xí)慣。01直流牽引供電系統(tǒng)保護(hù)特點(diǎn)一、直流牽引供電系統(tǒng)保護(hù)特點(diǎn)對(duì)于直流牽引供電系統(tǒng)保護(hù)，主要可分為牽引整流機(jī)組保護(hù)和直流饋出保護(hù)兩個(gè)部分。其最大的特點(diǎn)是系統(tǒng)的“多電源”和保護(hù)的“多死區(qū)”?！岸嚯娫础保撼擒墵恳╇娤到y(tǒng)的“多電源”是指當(dāng)牽引網(wǎng)發(fā)生短路時(shí)，并非僅雙邊供電兩側(cè)的牽引變電所向短路點(diǎn)供電，而實(shí)際上是全線的牽引變電所皆通過牽引網(wǎng)向短路點(diǎn)供電。一、直流牽引供電系統(tǒng)保護(hù)特點(diǎn)“多死區(qū)”：是因牽引供電系統(tǒng)本身的特點(diǎn)和保護(hù)對(duì)象的特殊性而形成保護(hù)上的“死區(qū)”。

具體原因：地鐵列車為多輛電動(dòng)車組編組，其起動(dòng)電流大于牽引網(wǎng)最小短路電流；電動(dòng)列車是隨時(shí)在運(yùn)動(dòng)的，其位置在不斷移動(dòng)、變化，作為電動(dòng)列車的遠(yuǎn)后備保護(hù)，牽引變電所的保護(hù)應(yīng)延伸至電動(dòng)列車主回路末端。對(duì)直流牽引供電系統(tǒng)，速動(dòng)性與可靠性同等重要。直流側(cè)保護(hù)均采用ms級(jí)的電氣設(shè)備，如直流快速熔斷器、直流快速斷路器、di/dt△I保護(hù)等，都是以ms做計(jì)算單位。目的就是在直流短路電流的上升過程中將其遮斷，不允許短路電流到達(dá)穩(wěn)態(tài)值。至于選擇性，在直流牽引供電系統(tǒng)中則處于次要位置，其保護(hù)的設(shè)置原則應(yīng)當(dāng)是“寧可誤動(dòng)作，不可不動(dòng)作”。誤動(dòng)作可以用自動(dòng)重合閘進(jìn)行矯正。02牽引變電所聯(lián)跳保護(hù)二、牽引變電所聯(lián)跳保護(hù)

【聯(lián)跳】所謂聯(lián)跳，就是一個(gè)開關(guān)事故跳閘后，去強(qiáng)迫與其相關(guān)的所有開關(guān)跳閘。解決牽引供電系統(tǒng)直流開關(guān)沒有遠(yuǎn)后備保護(hù)的唯一可靠的辦法。1.聯(lián)跳保護(hù)的概念

【聯(lián)跳保護(hù)】所謂聯(lián)跳保護(hù)，就是當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，及時(shí)地切斷流向短路點(diǎn)的電源。

【雙邊聯(lián)跳保護(hù)】所謂雙邊聯(lián)跳，就是切斷雙邊供電電源。

【變電所聯(lián)跳保護(hù)】所謂變電所聯(lián)跳保護(hù)，就是切斷變電所流向短路點(diǎn)的所有電源。

正常雙邊聯(lián)跳，距離短路點(diǎn)較近的變電所應(yīng)先動(dòng)作，同時(shí)向本所聯(lián)跳裝置發(fā)跳閘信號(hào)，通過所間的聯(lián)跳電纜，向相鄰變電所的聯(lián)跳裝置發(fā)送跳閘信號(hào)。二、牽引變電所聯(lián)跳保護(hù)

牽引變電所聯(lián)跳保護(hù)適用于以下兩種情況:①牽引變電所的兩套整流機(jī)組開關(guān)同時(shí)因故障跳閘。②牽引變電所任何一路直流饋出開關(guān)失靈拒動(dòng)。1.聯(lián)跳保護(hù)的概念【遠(yuǎn)后備保護(hù)】所謂遠(yuǎn)后備保護(hù)，即保護(hù)開關(guān)的上一級(jí)開關(guān)的保護(hù)?！窘髠浔Ｗo(hù)】所謂近后備保護(hù)則指保護(hù)開關(guān)本身所設(shè)置的后備保護(hù)。設(shè)置牽引變電所聯(lián)跳的根本原因就是因?yàn)闋恳冸娝闹绷鲾嗦菲魇ъ`拒動(dòng)時(shí)，沒有遠(yuǎn)后備保護(hù)，因?yàn)榈罔F牽引供電系統(tǒng)短路的特點(diǎn)就是多電源、多回路、多參數(shù)。二、牽引變電所聯(lián)跳保護(hù)當(dāng)Kr點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，如果直流開關(guān)DS1失靈拒動(dòng)，即便是短路電流使直流開關(guān)DS2跳閘，并使交流開關(guān)QF1、QF2也同時(shí)跳閘，也不能切斷短路點(diǎn)的電源，還必須使四路饋出開關(guān)DS3、DS4、DS5、DS6同時(shí)跳閘，即實(shí)現(xiàn)牽引變電所聯(lián)跳。1.聯(lián)跳保護(hù)的概念如短路點(diǎn)Km，不僅要斷開交流側(cè)斷路器QF1、QF2，同時(shí)還必須斷開四路饋出開關(guān)，即實(shí)現(xiàn)牽引變電所聯(lián)跳。如短路點(diǎn)Kq，流入短路點(diǎn)的短路電流也為6路。二、牽引變電所聯(lián)跳保護(hù)

（1）正常雙邊聯(lián)跳①牽引網(wǎng)正常雙邊供電。當(dāng)牽引網(wǎng)正常雙邊供電時(shí)，為保護(hù)運(yùn)行列車的安全，供電區(qū)一側(cè)斷路器事故跳閘，同時(shí)聯(lián)跳同一供電區(qū)另一側(cè)的斷路器，以使短路點(diǎn)及時(shí)切斷電源。如圖3.2.4所示。2.聯(lián)跳保護(hù)的幾種形式二、牽引變電所聯(lián)跳保護(hù)

（1）正常雙邊聯(lián)跳②利用牽引變電所母線構(gòu)成大雙邊供電。當(dāng)采用這種供電方式，仍實(shí)行正常雙邊聯(lián)跳，聯(lián)跳條件不做任何變動(dòng)。利用牽引變電所直流母線構(gòu)成大雙邊供電的條件是:a.牽引變電所只有整流機(jī)組退出運(yùn)行。b.直流母線、上下行4路饋出開關(guān)運(yùn)行正常。2.聯(lián)跳保護(hù)的幾種形式二、牽引變電所聯(lián)跳保護(hù)

（2）一路饋出開關(guān)退出運(yùn)行時(shí)的雙邊聯(lián)跳當(dāng)牽引變電所一路饋出開關(guān)退出運(yùn)行時(shí)，為保證列車運(yùn)行時(shí)的電壓質(zhì)量仍和正常雙邊供電時(shí)一樣，可以繼續(xù)實(shí)行正常雙邊供電，并實(shí)行雙邊聯(lián)跳，雙邊聯(lián)跳條件需進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換。即由相鄰變電所來(lái)的聯(lián)跳條件從退出運(yùn)行開關(guān)QF3轉(zhuǎn)換至同一電分段另一側(cè)開關(guān)QF5。這種保護(hù)方式適用于上行或下行一路饋出開關(guān)故障退出運(yùn)行時(shí)的保護(hù)，也適用于兩路（不同電分段的兩路）開關(guān)故障退出運(yùn)行的保護(hù)。2.聯(lián)跳保護(hù)的幾種形式二、牽引變電所聯(lián)跳保護(hù)（3）牽引網(wǎng)大雙邊聯(lián)跳這種保護(hù)適用于以下兩種情況:①牽引變電所B故障解列、退出運(yùn)行。②牽引變電所同一電分段的兩路饋出開關(guān)故障退出運(yùn)行。2.聯(lián)跳保護(hù)的幾種形式牽引變電所B，合縱向電動(dòng)隔離開關(guān)ZDG，由相鄰牽引變電所（A、C）對(duì)牽引網(wǎng)實(shí)行大雙邊供電，一側(cè)斷路器跳閘同時(shí)引起同一供電區(qū)另一側(cè)斷路器也跳閘，同時(shí)其聯(lián)跳條件也應(yīng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換。03直流框架保護(hù)三、直流框架保護(hù)直流正極接地保護(hù)，也稱直流框架保護(hù)。因?yàn)闋恳╇娤到y(tǒng)的正極、負(fù)極均不接地，為懸浮安裝，對(duì)地面牽引變電所，當(dāng)直流正極碰殼時(shí)，屬小電流接地系統(tǒng)，其接地短路電流受牽引變電所接地電阻與走行軌對(duì)地過渡電阻的制約，不足以使保護(hù)開關(guān)動(dòng)作，故專為此而設(shè)置框架保護(hù)。電流測(cè)量元件一端接設(shè)備外殼，另一端接地，用于檢測(cè)外殼與地之間流過的故障電流。電壓測(cè)量元件用于測(cè)量設(shè)備外殼與直流設(shè)備負(fù)極之間的電壓，一端接于負(fù)極，另一端接設(shè)備外殼。當(dāng)任意一個(gè)直流設(shè)備內(nèi)正極對(duì)外殼短路時(shí)，對(duì)地電流通過電流測(cè)量元件流入地網(wǎng)，再通過鋼軌與地之間的過渡電阻（或排流柜）回到鋼軌（負(fù)極）。三、直流框架保護(hù)電壓型框架保護(hù)整定原則：電壓型框架保護(hù)定值和時(shí)間要與鋼軌電位限制裝置相互配合，電壓與時(shí)間整定值使得電壓型框架保護(hù)滯后于鋼軌電位限制裝置。電流型框架保護(hù)整定原則：電流型框架保護(hù)在直流系統(tǒng)主絕緣擊穿時(shí)，產(chǎn)生小電流接地故障時(shí)動(dòng)作，其電壓和電流檢測(cè)對(duì)故障點(diǎn)的定位都比較困難，選擇性較差。電流型框架保護(hù)定值精度要求較高，電流元件由于靈敏度過高，可調(diào)整定值，定值為一般35～85A，動(dòng)作時(shí)限為0秒。04縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)四、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，也即輸電線的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，是用某種通信通道將輸電線兩端的保護(hù)裝置縱向聯(lián)結(jié)起來(lái)，將各端的電氣量（電流、功率的方向等）傳送到對(duì)端，將兩端的電氣量比較，以判斷故障在本線路范圍內(nèi)還是在線路范圍外，從而決定是否切斷被保護(hù)線路的一種保護(hù)方式。一套完整的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)包括兩端繼電保護(hù)裝置、通信設(shè)備和通信通道。結(jié)構(gòu)組成示意圖如圖3.2.12所示。其中通信通道有導(dǎo)引線、載波、光纖、微波等方式。四、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)原理縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)的基本原理建立在基爾霍夫電流定律的基礎(chǔ)之上，是基于比較被保護(hù)線路始端和末端電流的大小和相位原理構(gòu)成的。即