牵引变电所继电保护设计与分析毕业设计(编辑修改稿)

牵引变电所继电保护设计与分析毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

用 DN供电方式，包括最近上马的胶济客运专线也是采用 DN供电方式。 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文） 8 牵引负荷的特点 图 18 牵引变电所主接线 由图可知，变压器出线一相接地，另外两相分别接牵引网馈线。 由此可见，交流牵引网为两个单相系统，其负荷特性不同于一般的电力系统负荷，具体表现在： 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用秒来计算。 馈线电流值的变化范围极宽，一般是在零和最大负荷电流值(如数百或数千安 )之间变动。 牵引负荷为单相移动负荷，牵引负荷的大小与线路的机车数量、机车种类、机车功率、运行速度以及线路情况等有关，其幅值、相位随时都在发生变化。 接触网发生故障的几率较电力系统输电线路要频繁得多。 牵引供电臂供电距离长，单位阻抗比一般输电线路单位阻抗大。 一般输电线路的单位阻抗为 ，而牵引网的线路阻抗较大，一般为 ；有吸流变压器时增大为 ，ＡＴ供电方式时约在。 由于单位阻抗大，输送距离远，故末端最小短路电流较小。 馈线的最大负荷电流很大，最小短路电流往往接近甚至小于最大负荷电流。 牵引阻抗大，相应短路电流小，有时可与最大负荷电流相比。 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文） 9 牵引负荷的变化频率及幅度远远大于一般的电力负荷。 整流式电力机车以及电动车组的电流均含有大量 的高次谐波，其中的三次谐波含量最高，可达 20%或 30%左右。 机车在坡度较大的线路下坡运行时，将由电动机状态转入发电机状态，这种负荷称之为再生负荷，此时的高次谐波成份更高，可达 40％以上，并且负荷位于第二象限，当线路上既有正常负荷又有再生负荷或涌流时，其综合负荷就会落入保护动作区使常规保护误动作。 当供电区间列车数增加时，由于不同机车的换向角可能不同，所以牵引馈线电流三次谐波含量减少，但一般仍大于 10%。 即便是装有功率因数补偿装置，综合谐波含量仍不低于 10%。 而牵引网短路时，机车退出了工作，由于是高压回路的单相 直接接地，以及供电回路的参数电抗分量大于电阻分量等原因，所以电气化铁道供电回路故障电流的波形是不含高次谐波成份的正弦波。 当在接触网电压下空载投入机车牵引变压器，或馈线突然断电、机车失压后由自动重合闸动作将馈线断路器重新投入，或电力机车在运行过程中失电而又复得（如机车惰行通过电分相），或含有 AT、 BT的牵引网空载投入等情况下会产生励磁涌流。 励磁涌流的幅值可达 650－－ 800A，从而使馈线电流可达很高的数值。 励磁涌流的波形呈尖顶波且偏向于时间轴的一侧，故励磁涌流中含有大量的二次谐波。 由于励磁涌流不 属于故障两牵引网中出现涌流的几率和其幅值都比较大，因此在牵引馈线保护中应保证在此情况下不误动。 为了适应机车沿线路移动，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，因为机车的受电弓与接触导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，使接触导线过热，以致烧伤。 另外，由于受电弓对接触导线有迅速移动的向上压力，使接触导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，从而对继电保护动作的可靠性要求相对 要高。 牵引网短路电流的数值主要取决于电力系统的供电方式和容量、牵引变电所的总容量、牵引网的供电方式、故障点的距离以及所采用的接触悬挂型式和钢轨型号等。 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文） 10 电气主接线 电路中的高压电气设备包括发电机、变压器、母线、断路器、隔离刀闸、线路等。 它们的连接方式对供电可靠性、运行灵活性及经济合理性等起着决定性作用。 一般在研究主接线方案和运行方式时，为了清晰和方便，通常将三相电路图描绘成单线图。 在绘制主接线全图时，将互感器、避雷器、电容器、中性点设备以及载波通信用的通道加工元件（也称高频阻波器）等也表示出来。 对一个电厂而言，电气主接线在电厂设计时就根据机组容量、电厂规模及电厂在电力系统中的地位等，从供电的可靠性、运行的灵活性和方便性、经济性、发展和扩建的可能性等方面，经综合比较后确 定。 它的接线方式能反映正常和事故情况下供送电情况。 电气主接线又称电气一次接线图。 电气主接线应满足以下几点要求 ： 运行的可靠性： 主接线系统应保证对用户供电的可靠性，特别是保证对重要负荷的供电。 运行的灵活性 ： 主接线系统应能灵活地适应各种工作情况，特别是当一部备检修或工作情况发生变化时，能够通过倒换开关的运行方式，做到调度灵活，不中断向用户的供电。 在扩建时应能很方便的从初期建设到最终接线。 经济合理 ： 主接线系统还应保证运行操作的方便以及在保证满足技术条件的要求下，做到经济合理，尽量减少占地面积，节省投资。 主变压器 主变压器参数： 型号 接线组别 额定电压 容量 分接开关型号 XXZ94000/110 YnYnd11 110/ 高压断路器 高压断路器选择如下表： 电压等级 110kV 35kV 10kV 断路器型号 3AP1FG VD4M122540 额定电流 4000A 1600A 2500A 开断电流 40KA 25KA 40KA 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文） 11 互感器的选择 电流互感器主要参数的选择： 互感器是电力系统中测量仪表、继电保护等一次设备获取电气一次回路信息的传感器。 互感器将高电压、大电流按比例变成低电压 （ 100、 100/ 3 V） 和小电流 （ 1A）。 电流互感器的二次侧绝对不能够开路。 电压互感器的二次侧绝对不能够短路。 电流互感器一次电流选择应遵循以下原则： ①一次电流应满足负荷要求 ,并在标准值中选取。 ②一次电流应使在正常运行情况下，二次输出电流满足保护装置和测量、计量仪表准确度要求。 ⑴ 110kV 线路独立电流互感器的选择： LB6— 110W，额定电流比 2*600/ 2*300/5；准确次级 10P20， ； ⑵ 1 主变三侧电流互感器： 110KV 侧： LRB110 额定电流比 600/5；准确次级 10P20,； 35KV 侧： ；准确次级 5P10； LZZBJ935 额定电流比 800/5；准确次级 10P20,； 10KV 侧： LZZBJ910 额定电流比 2500/5；准确次级 5P20,； ⑶ 10KV 线路及电容器电流互感器： LZZBJ910，额定电流比 600/5；准确次级10P20,。 电压互感器参数的选择 ⑴电压互感器应按下表所列技术条件选择： 项目 参数 技术条件 正常工作条件 一次回路电压、二次电压、二次负荷、准确度等级 承受过电压能力 绝缘水平、泄露比距 环境条件 环境温度、相对湿度、海拔高度、最大风速、污秽 ⑵电压互感器选择结果： 型 号 额定电压（ KV） 初级绕组 次级绕组 剩余电压绕组 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文） 12 TYD110/ 3 110/ 3 JDZX935W2 35/ 3 :JDZX1610G 10/ 3 :陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文） 13 电气化铁路馈线短路的类型 电气化铁路由于是单相供电，因此短路的方式较一般三相供电方式简单，可以分为如下几种： 单相短路： （ 1） 一线接地：供电系统的带电部分同大地（接地线、水泥支柱、铁塔等接地部分）之间的绝缘破坏，流过故障电流。 （２）两线短路：同一相供电系统带电部分的导体之间，以及和回流线导体之间的绝缘破坏，流过故障电流。 两相短路： 供电系统不同相之间的带电部分绝缘破坏。 除以上的故障种类之外，有时也可能出现这些故障同时发生的情况。 又可以根据是否经过渡电阻短路，分为金属性短路和经过渡电阻短路。 短路时如果电力机车继续从牵引网上取流，则与过渡电阻并联，相。