牵引供电系统断电保护-馈线保护装置继电保护共67页

城市轨道交通牵引供电系统的继电保护配置摘要：城市轨道交通的牵引供电系统是为地铁提供牵引供电的电力系统，其供电稳定性直接影响地铁车辆的运行质量。

在地铁车辆运行期间，如在牵引供电系统中产生故障问题，致使供电异常，轻则导致地铁车辆行进速度和稳定性受到威胁，重则导致车辆停运，为乘客带去极为不良的乘车体验。

因此，需要借助继电保护装置提高牵引供电系统运行的稳定性，降低因短路等故障对供电设备造成的损伤影响和对地铁车辆运行质量造成的影响。

在前期应用中，继电保护装置发挥了突出的稳定供电作用。

因此，下文重点对其在牵引供电系统中的具体应用进行分析，以期充分发挥继电保护作用，维护牵引供电系统运行可靠性。

关键词：轨道交通；牵引供电系统；继电保护装置大量的实践应用案例显示，继电保护装置在牵引供电系统中能够发挥较好的保护作用，使轨道交通牵引供电的可靠性得到保障，降低供电系统故障和异常的几率，提高轨道交通的安全运行效果。

其作用表现为，可以在发现短路问题时及时控制线路断开，将短路问题的影响控制在小范围内，为相关检修人员赢得故障检修处理的时间，使故障问题在短时间内得到解决和排除，尽快恢复正常供电，增强轨道交通的营运质量和服务质量。

可见，研究继电保护装置的应用方法具有十分重要的意义。

1.城市轨道交通牵引供电系统中应用继电保护装置的迫切性牵引供电系统作为给轨道交通系统提供电能供应的专门供电系统，其中包含大量传输线路和电气设备，共同保障轨道交通的正常运营。

由于各个电气设备的连接较为密切，设备之间存在相互作用和相互影响的关系，一旦其中的一个电气设备出现故障问题，便可能对周边电气设备的运行质量构成影响，严重的情况下可能导致区域内的电气设备大量损坏的问题，一些电气设备的使用寿命还会被缩短。

此时，则突出了继电保护装置的重要性。

在牵引供电系统中装设继电保护装置，可以及时发现不稳定的电流表现，根据电流的异常表现作出保护动作，如出现短路现象则会直接切断故障电路，使其无法对其他线路的电气设备构成威胁，有助于将故障影响降至最低。

浅谈城市轨道交通牵引供电馈线系统的继电保护配置摘要：在城市轨道交通牵引供电馈线系统中采取有效的继电保护措施，有利于保证轨道交通运行平稳可靠，降低电力故障给运行带来的影响，并且可以提高电力线路的可控性，能够给轨道交通安全运行提供技术支撑。

本文以轨道交通牵引供电系统为研究对象，探索了其继电保护的配置方案，以供借鉴。

关键词：城市轨道交通；牵引供电系统；继电保护1牵引供电系统构成分析1.1供电方式在当前城市轨道交通体系中，地铁是较为普遍的交通方式，地铁运行中的供电方式是双边供电，即供电臂从两端相邻的变电所取得电流的供电方式。

双边供电的相关配置处于露天环境下，没有备用，提出了较高的运行要求。

另外，城市轨道交通供电还包括其他普通铁路的供电，针对普通铁路供电主要的方式有：直接供电方式、自耦变压器供电方式以及带回流线直接供电方式等。

1.2接触网接触网在现阶段的城市轨道交通系统中的应用较为普遍，接触网供电有刚性接触网和柔性接触网两种方式。

柔性接触网主要利用了导线的性能，降低支撑点的负荷，比较广泛的应用在城市无轨电车和轻轨中；然而，柔性接触网的悬挂点硬度大，整体跨度小，因此而引发实际运行中发生轻微震荡的现象，所以不适用于高速的城市轨道交通运输中。

2牵引供电系统馈线保护要求在城市轨道交通车辆运行中，牵引供电系统为数据传送与运行引导提供保障，也是整个系统可以平稳运行的基础。

对牵引供电系统进行分析可知，相应的继电保护包括电压和电流两个方式，依据电力系统框架和功能的不同，所选择的保护方式也不同。

根据城市轨道交通牵引供电系统的保护现状来看，大部分采用的保护方式是电流为主、电压为辅；并且，对已有的故障数据进行分析发现，牵引供电系统保护中，需要达到过载电流保护装置反应敏捷、可以及时阻断故障隐患这一要求，要保证不降低供电系统运行的平稳性，而且，还要采用不同的供电方案和智能监测设施，提高电网管理水平与控制能力。

3牵引供电系统保护设计分析针对城市轨道交通牵引供电系统保护设计，需要重点进行电流保护，其次进行电压保护；同时，结合城市轨道交通电力系统关于平稳运行的相关要求，合理配置断路器，建立完善的备用电网系统，从而有效降低电力故障可能造成的供电系统破坏，保证电力设备完好。

直流牵引供电系统馈线保护作者：罗健儒来源：《科学与财富》2017年第15期（深圳地铁有集团运营总部维修中心）摘要：地铁牵引供电系统各种各样的故障均有可能发生，特别是短路引发的一系列故障危害性较大。

因此，设置各类直流开关柜的保护配置，对直流牵引供电系统进行保护。

本文主要对直流牵引供电系统馈线保护等进行探索。

关键词：地铁；直流；保护引言城市轨道交通的直流牵引供电系统电气保护配置是否完善、保护定值是否合理，直接关系到地铁的运营安全。

直流牵引供电系统包括牵引整流机组、直流母线、牵引网和电动客车等 4 部分电力设备，每一部分构成一个保护单元，形成一个包含主保护、后备保护、辅助保护的体系.其中牵引网部分由变电所馈出线、接触网、行走轨和回流线构成，由于接触网是向列车供电的唯一线路，长时间处于高速摩擦、振动等恶劣工作环境中，所以牵引网部分发生故障的可能性很高，这一部分的保护系统是否完善、可靠，在很大程度上决定着整个供电系统的安全性和可靠性。

牵引网保护通常称作馈线保护，本文作者将对牵引供电系统的馈线保护进行较深入的分析研究。

一、地铁直流牵引网短路电流特点（1）地铁直流牵引网短路电流特点a.地铁列车起动时的电流变化率时间以及中远端短路电流变化率的时间较长；b.和负荷电流变化率比较，短路电流的变化率要高很多，而远端短路电流变化率同地铁起动的最高电流变化率相一致；c.若车流密度及直流馈线距离达到一定值时，最高负荷电流可能会高于或等于末端短路电流。

（2）地铁直流保护系统设计要点直流保护系统设计有以下要点：a.应分析部分特殊故障形势下的保护，如屏蔽门与接触网的短路故障、隧道电缆支架与接触网的短路、架空接地线与接触网的短路等。

b.在地铁的日常运行中，直流保护系统应避免误跳闸问题以降低对地铁运行的影响，其可能会产生的影响有地铁列车在经过接触网分段时的冲击电流影响和地铁起动电流、电压影响等。

C.应加强各类保护之间的配合，以确保当直流系统出现短路故障时故障能够有效切除。

牵引变电所的馈线保护牵引变电所的馈线保护华东交通大学电气与电子工程学院刘家李随着时代的发展,利用微机构成的变电站自动化系统在电力系统得到了广泛的应用,并取得了良好的效果,使得电力系统继电保护的可靠性和快速性都得到很大提高.由于牵引供电系统的负荷特性和电力系统的负荷特性不同,牵引网继电保护技术和操作水平相对落后,电力系统的变电站自动化技术在牵引供电系统中还没有得到广泛应用.而牵引变电所变电站自动化的馈线保护主要去分析牵引供电系统的构成,牵引变电所向电力机车的供电方式,以及电气化铁路的负荷特征.牵引负荷具有冲击性、移动性、电流变化范围广、励磁涌流大、高次谐波含量高等不同于一般负荷的特征,因此其馈线保护的原理相对于一般变电所来说有所不同.通过分析其负荷特征,根据自适应原理,提出了利用高次谐波对距离保护、电流增量保护等主、后备保护进行抑制,自动改变其动作边界,并利用二次谐波进行保护闭锁,对防止由励磁涌流、再生负荷等因素引起的保护误动作有很好的功能.其中距离保护主要采用四边形保护特性.自2005 年5月馈线保护整定值调整以来,牵引变电所运行基本稳定,这避免了大负荷电流引起的变电所馈线断路器跳闸,保证了牵引变电所的可靠供电.1 故障分析由于阻抗 II 段是按正常供电进行整定（见式 1）,阻抗III 段是按越区供电进行整定（见式2）,所以一般阻抗III 段的线路阻抗大于阻抗II 段的线路阻抗,当相邻变电所供电臂越时,相差就越大。

由式（1）和式（2）的整定计算方法,结合四边形特性可以明显地看出阻抗III 段Z 值大于正常供电时阻抗II 段的Z 值.由于阻抗II 段与阻抗III 段选取了相同的最大负荷电流,这样它们的R值相同.Z II=K k （2×Z1）×n L/n y （1）Z III=K k （Z1+2×Z2）×n L/n y。

（2）式中.Z II 为1#变电所阻抗II 段线路阻抗整定值;Z III 为1#变电所阻抗III 段线路阻抗整定值;Z1 为1#变电所至分区亭的线路阻抗;Z2 为2#变电所至分区亭的线路阻抗;K k 为可靠系数;n L 为馈线电流互感器变比;n y 为馈线母线电压变比.而负荷电流阻抗角一般为30°～45°.这样造成正常负荷电流落到了阻抗III 段的动作区,造成阻抗III 段保护误动.这也是为什么阻抗II 段与阻抗III 段R 值和动作时间相同,但大多阻抗II 段不跳闸的原因.当列车提速后车流密度增大,再加上客车内用电从网上取流以及货车取流的增加等,构成了大负荷电流跳闸的条件,引起变电所馈线断路器跳闸.2 参数的选取准则（1）通过对多次跳闸分析,发现原来选取的最大负荷电流不能满足要求,所以造成了保护的误动.故标指示的短路电流可作为线路最大负荷电流的选取依据,故标显示OVER 测量越限,是因为线路没有发生短路,只是负荷阻抗而不是短路电抗,所以不能显示公里数.（2）最大负荷电流的选取不能引起主变压器的二次低压起动过电流保护动作，因此选取该电流后要校验低压起动过流的低电压以满足要求.（3）最大负荷电流的选取不能超过接触网接触悬挂载流的允许载流能力,防止因其选择不当引起接触网过载发生断线事故.3 元氏变电所馈线保护调整计算实例（1）根据故标装置指示选取最大负荷电流.II 段最大负荷电流由原来的460 A 根据测量及主变压器负载能力改为选取750 A（I fzd）.（2）II 段R 值计算。

牵引供电系统保护第一节牵引供电系统保护特点牵引供电系统的供电对象主要是电力机车。

而电力机车是移动的、大功率的单相负荷，因此它有别于电力系统的位置固定三相基本对称的负载。

为了适应电力机车沿线路移动，牵引网的结构比电力系统馈电线路要复杂得多。

同时，其工作条件也较恶劣，因为电力机车的受电弓与接触线一直处于快速滑动接触状态。

机车通过其接触点取流。

当接触不良时将会产生火花或电弧，使接触线过热，以致烧伤。

另外，由于受电弓对接触线有迅速移动的向上压力，使接触线经常处于振动状态，因此引起接触网机械故障的机率增大。

上述损伤及故障都可能导致牵引网短路。

牵引负荷不仅是移动的，而且其大小随时都在变化，某一电流值的持续时间往往可以秒来计算。

馈线电流值的变化范围极宽，一般在零和最大负荷电流值之间变动。

牵引负荷的大小主要与线路上的列车数量、机车功率。

牵引重量、运行速度以及线路情况等有关。

根据以上特点，设计牵引网保护时应考虑以下具体问题：1、牵引网保护无论在正常或强制供电状态时，均能保证足够的灵敏度和有选择的切除故障。

2、牵引网远点短路时短路电流较小，但近点短路时短路电流又相当大，为了减小危害，仍要求牵引馈线保护速动。

3、牵引馈线为长距离、重负荷线路，以距离保护作为主保护。

4、由于牵引供电系统出现励磁涌流的机会较多，为了避免其对保护的影响，一般对电流保护和距离保护均应采用二次谐波闭锁的方法。

5、牵引网的负荷阻抗角大，可达到30—40°，电力系统的负荷阻抗角通常为25°，应采用偏移平行四边形特性的阻抗保护。

第二节牵引供电系统保护一、主变压器保护1、根据电力设计规程的规定，牵引变压器应设置如下保护1）主要保护，主要保护由瓦斯保护和差动保护构成，瓦斯保护用于反映变压器油箱内部的短路故障，差动保护既能反映变压器油箱内的短路故障，也能反应油箱外引出线、套管上发生地短路故障。

主保护跳闸一般启动主变备投。

主变压器重瓦斯保护动作使断路器跳闸后，一般不能将变压器投入运行，只有确认是瓦斯保护误动或经过高压试验、变压器油化验均无异常后方可进行空载试投，若空载试投成功后可以正式投入运行。