高速鐵路牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)研究.pdf

1、牽引供電系統(tǒng)是高速鐵路動(dòng)車組的動(dòng)力源泉，繼電保護(hù)是牽引供電系統(tǒng)向動(dòng)車組安全可靠供電的關(guān)鍵。由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、供電方式、用電負(fù)荷的不同，牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與電力系統(tǒng)有很大差別;由于采用了仝并聯(lián)AT供電方式、V/x接線變壓器等新型供電技術(shù)和動(dòng)車組牽引負(fù)荷，高速鐵路牽引供電系統(tǒng)的故障特點(diǎn)和負(fù)荷特點(diǎn)也與普速鐵路有很大的不同。在我國(guó)高速鐵路運(yùn)營(yíng)里程快速增加、高速鐵路技術(shù)走出國(guó)門的背景下，研究高速鐵路牽引供電系統(tǒng)的相關(guān)問題，對(duì)其繼電保護(hù)原理與配置

2、展開持續(xù)深入的專門研究非常必要，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本文的主要工作如下:
　　研究了以供電臂為單元的快速聯(lián)跳保護(hù)。由于采用全并聯(lián)AT供電方式，在牽引網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)上、下行供電臂都會(huì)跳閘，不滿足繼電保護(hù)的選擇性和速動(dòng)性。通過推導(dǎo)全并聯(lián)AT供電方式下變電所、AT所和分區(qū)所各處的短路電流和短路阻抗表達(dá)式，發(fā)現(xiàn)了各處保護(hù)測(cè)得的電流和阻抗的大小或方向能夠用以識(shí)別靠近它們的故障。在此基礎(chǔ)上分別提出了基于電流特征和阻抗特征的供電臂聯(lián)

3、跳方案，并給出了各判據(jù)的整定計(jì)算公式。仿真結(jié)果表明，在牽引網(wǎng)任一位置發(fā)生各種類型故障時(shí)，故障供電臂上的保護(hù)至少有一個(gè)能動(dòng)作并聯(lián)跳同一供電臂上的其它保護(hù)，而非故障供電臂上的保護(hù)全部可靠不動(dòng)作，能夠持續(xù)正常供電。
　　研究了牽引變壓器后備距離保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)。分析了系統(tǒng)內(nèi)阻抗、牽引變壓器阻抗對(duì)牽引網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)母線電壓的影響，指出由于220kV電源和大容量牽引變壓器的采用，使得高速鐵路變壓器低壓?jiǎn)?dòng)過電流保護(hù)無法可靠作為牽引網(wǎng)的后備保護(hù)

4、，提出了將距離保護(hù)用作變壓器的后備保護(hù)并給出了保護(hù)配置和整定計(jì)算原則。由于高、低壓側(cè)電壓電流存在相位旋轉(zhuǎn)，常規(guī)的相間阻抗和相地阻抗無法正確反映Scott變壓器保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)的阻抗。在分析互感器接線對(duì)測(cè)量阻抗的影響的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了適用于Scott變壓器的后備保護(hù)阻抗繼電器。仿真結(jié)果表明，變壓器高低壓側(cè)測(cè)量阻抗在短路故障時(shí)和負(fù)荷工況下有明顯區(qū)分，驗(yàn)證了距離后備保護(hù)的有效性。針對(duì)牽引變壓器的過負(fù)荷要求和牽引負(fù)荷的變化特點(diǎn)，分析了定時(shí)限和反

5、時(shí)限過電流保護(hù)用作牽引變壓器過負(fù)荷保護(hù)的不足，利用GB1094.7-2008“油浸式電力變壓器負(fù)載導(dǎo)則”給出的熱點(diǎn)微分計(jì)算模型，提出了基于熱模型的過負(fù)荷保護(hù)。仿真結(jié)果表明，在牽引負(fù)荷頻繁波動(dòng)的條件下，熱模型的過負(fù)荷保護(hù)能更直觀地反映變壓器的過負(fù)荷狀態(tài)。
　　研究了牽引供電系統(tǒng)互感器斷線判據(jù)。牽引供電系統(tǒng)為單相供電系統(tǒng)，無法采用電力系統(tǒng)常用的基于序分量的互感器斷線判據(jù)。分析了變電所和分區(qū)所電壓電流與牽引網(wǎng)故障位置的關(guān)系，指出了既有電