城市軌道交通交流供電系統(tǒng)的保護(hù)方式1城市軌道交通交流供電系

城市軌道交通交流供電系統(tǒng)的保護(hù)方式1城市軌道交通交流供電系統(tǒng)的保護(hù)方式1城市軌道交通供電系統(tǒng)鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院URBANRAILTRANSITPOWERSUPPLYSYSTEM主講人：劉峻峰城市軌道交通交流供電系統(tǒng)保護(hù)概述01幾種常見的交流電流保護(hù)02content目錄目錄三段式電流保護(hù)03城市軌道交通交流供電系統(tǒng)保護(hù)概述城市軌道交通交流供電系統(tǒng)保護(hù)概述0

1一、城市軌道交通交流供電系統(tǒng)保護(hù)概述城市軌道交通供電系統(tǒng)外電源中壓環(huán)網(wǎng)動力照明供電系統(tǒng)等牽引供電系統(tǒng)主變電所主要負(fù)責(zé)向城市軌道交通車輛提供直流電能，其主要作用是降壓、整流和傳輸電能。除牽引供電系統(tǒng)外，其他各部分均屬于城市軌道交通供電系統(tǒng)的交流部分。從城市電網(wǎng)引入高壓外電源，并降壓為中壓交流電，再輸送到分布在各個車站的牽引、動力變電所中。一、城市軌道交通交流供電系統(tǒng)保護(hù)概述城市軌道交通供電系統(tǒng)外電源中壓環(huán)網(wǎng)動力照明供電系統(tǒng)等牽引供電系統(tǒng)主變電所系統(tǒng)在實際運(yùn)行中常會發(fā)生一些影響其安全運(yùn)行的故障，這就需要采取一定的保護(hù)措施來保障其安全運(yùn)行。一、城市軌道交通交流供電系統(tǒng)保護(hù)概述系統(tǒng)在實際運(yùn)行中常會發(fā)生一些影響其安全運(yùn)行的故障，這就需要采取一定的保護(hù)措施來保障其安全運(yùn)行。常用的保護(hù)措施電流速斷保護(hù)帶時限的電流速斷保護(hù)過電流保護(hù)零序電流保護(hù)差動保護(hù)等幾種常見的交流電流保護(hù)幾種常見的交流電流保護(hù)0

2二、幾種常見的交流電流保護(hù)電流保護(hù)是繼電保護(hù)最常見的一種形式，在輸電線路保護(hù)中應(yīng)用較多。電流保護(hù)是反映實際電流升高超過整定值而動作的保護(hù)，保護(hù)動作后會立即或延時作用于相應(yīng)的斷路器，使斷路器跳閘，切除故障，與此同時發(fā)出保護(hù)動作信號。二、幾種常見的交流電流保護(hù)電流速斷保護(hù)1.電流速斷保護(hù)是一種僅反應(yīng)電流增大而瞬時動作的一種電流保護(hù)類型，又稱為瞬時電流速斷保護(hù)，其單相原理接線圖如圖所示，它沒有時限元件，保護(hù)裝置的動作時限只取決于繼電器本身的固有動作時間，即一旦實際電流大于該裝置的動作電流，該保護(hù)裝置就會動作，使斷路器跳閘。必須注意的是，該保護(hù)裝置的動作電流是按線路末端出現(xiàn)三相短路時的短路電流來整定，取一定的可靠系數(shù)。電流速斷保護(hù)單相原理接線圖二、幾種常見的交流電流保護(hù)電流速斷保護(hù)瞬時電流速斷保護(hù)的動作特性在圖中所示的單側(cè)電源輻射型電網(wǎng)中，假設(shè)線路AB段的保護(hù)采用瞬時電流速斷保護(hù)，安裝在點A處的保護(hù)裝置用符號a表示。根據(jù)選擇性的原則，當(dāng)線路末端K1點發(fā)生短路故障時，保護(hù)裝置a應(yīng)瞬時動作切除故障。在相鄰線路BC首段K2點短路時，保護(hù)裝置a不應(yīng)動作，而應(yīng)由點B處的保護(hù)動作切斷故障。因此保護(hù)裝置a的動作電流應(yīng)大于K2點的最大短路電流。二、幾種常見的交流電流保護(hù)電流速斷保護(hù)瞬時電流速斷保護(hù)的動作特性但是，實際上由于K2點與K1點距離電源的距離基本相同，線路阻抗也基本相同，這就使得K2點的最大短路電流與K1點的最大短路電流基本相同。此時，為了滿足選擇性，必須提高AB段的瞬時電流速斷保護(hù)的動作電流。二、幾種常見的交流電流保護(hù)瞬時電流速斷保護(hù)的動作特性另外，考慮到系統(tǒng)在不同的運(yùn)行方式以及不同的短路類型下，其短路電流并不相同，繪出該系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式三相短路電流和最小運(yùn)行方式下兩相短路電流變化曲線，分別如圖中的曲線1和曲線2所示。將瞬時電流速斷保護(hù)裝置的動作電流

用一條直線表示在圖中，此直線與曲線1相交，該點所對應(yīng)的距離為Lmax，就是瞬時電流速斷保護(hù)裝置在最大運(yùn)行方式下的最大保護(hù)范圍。在此范圍內(nèi)，任何一點發(fā)生三相短路，其三相短路電流都會大于

，即保護(hù)裝置都能動作。在保護(hù)范圍外，短路電流都小于

，保護(hù)裝置都不會動作。二、幾種常見的交流電流保護(hù)瞬時電流速斷保護(hù)的動作特性可見，AB段的電流速斷的保護(hù)范圍未能延伸到AB段的末端，即說明電流速斷保護(hù)在系統(tǒng)處于最大運(yùn)行方式下且出現(xiàn)三相短路故障時不能保護(hù)線路的全長。二、幾種常見的交流電流保護(hù)當(dāng)系統(tǒng)的運(yùn)行方式或者短路類型變化時，線路上同一點的短路電流一般都是小于三相短路電流的，即保護(hù)裝置的保護(hù)范圍隨之縮小。瞬時電流速斷保護(hù)的動作特性例如，曲線2是最小運(yùn)行方式下兩相短路電流隨著短路點的變化曲線，該曲線也與動作電流

直線相交，該點所對應(yīng)的距離為Lmin，就是瞬時電流速斷保護(hù)裝置的最小保護(hù)范圍，當(dāng)然電流速斷保護(hù)在系統(tǒng)處于最小運(yùn)行方式下且出現(xiàn)兩相短路故障時也不能保護(hù)線路的全長。二、幾種常見的交流電流保護(hù)瞬時電流速斷保護(hù)的動作特性因而，電流速斷保護(hù)的缺點是不能保護(hù)線路的全長，并且保護(hù)范圍受運(yùn)行方式變化和短路類型的影響。在最大運(yùn)行方式下三相短路時，其保護(hù)范圍最大。一般為本線路全長的80%~85%；在最小運(yùn)行方式下兩相短路時，保護(hù)范圍最小。限時電流速斷保護(hù)與瞬時電流速斷保護(hù)相比，主要區(qū)別是增加了時間元件，其單相原理接線圖如圖所示。二、幾種常見的交流電流保護(hù)限時電流速斷保護(hù)2.由于瞬時電流速斷保護(hù)不能保護(hù)線路的全長，因此，在瞬時電流速斷保護(hù)范圍以外的故障必須由另外的保護(hù)裝置，即限時電流速斷保護(hù)裝置來切除。限時電流保護(hù)是反應(yīng)電流增大而延時動作的一種電流保護(hù)。該保護(hù)應(yīng)能保證在任何情況下保護(hù)本線路的全長，而且應(yīng)限定在盡可能小的時間內(nèi)動作，這樣才可以構(gòu)成較完善的線路保護(hù)。限時電流速斷保護(hù)與瞬時電流速斷保護(hù)相比，主要區(qū)別是增加了時間元件，其單相原理接線圖如圖所示。二、幾種常見的交流電流保護(hù)限時電流速斷保護(hù)2.當(dāng)電流元件動作后，需要經(jīng)過時間元件的延時，才能動作于跳閘。限時電流速斷保護(hù)單相原理接線圖二、幾種常見的交流電流保護(hù)限時電流速斷保護(hù)2.限時電流速斷保護(hù)要保護(hù)本線路全長，但考慮到本線路末端和下級線路始端發(fā)生短路時的短路電流基本相同，所以其保護(hù)范圍將延伸至下級線路的一部分，形成一個重疊保護(hù)區(qū)。這樣本線路的限時電流速斷保護(hù)就要考慮與下級線路的電流速斷保護(hù)的配合情況，要求在下級線路短路時，保證下級保護(hù)優(yōu)先切除故障，滿足選擇性的要求。為了使這一時延盡量縮短首先要使得AB段的限時電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍不超過BC段電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍其次AB段的限時電流速斷保護(hù)的動作時限應(yīng)比BC段電流速斷保護(hù)大一個時限差Δt二、幾種常見的交流電流保護(hù)在如圖所示的系統(tǒng)中，當(dāng)線路BC段始端發(fā)生短路時，雖然線路AB的限時電流速斷保護(hù)也啟動，但為了使得BC段線路的電流速斷保護(hù)先動作，將故障切除，就必須使AB段的限時電流速斷保護(hù)帶有一定的時延，此時延與延伸的范圍有關(guān)。限時電流速斷保護(hù)2.限時電流速斷保護(hù)的動作特性二、幾種常見的交流電流保護(hù)定時限過電流保護(hù)3.電流速斷保護(hù)和限時電流速斷保護(hù)的組合能夠保護(hù)本線路的全長，可以作為線路的主保護(hù)。為了防止本線路的主保護(hù)拒動及下級線路的保護(hù)或斷路器拒動必須給線路裝設(shè)后備保護(hù)以作為本線路的近后備和下級線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)。這種保護(hù)通常采用定時限過電流保護(hù)。定時限過電流保護(hù)是反映電流增大而延時動作的另一種電流保護(hù)，其原理接線圖與限時電流速斷保護(hù)相同，其動作電流按照躲過最大負(fù)荷電流來整定。正常運(yùn)行時，線路流過負(fù)荷電流。保護(hù)不會動作；當(dāng)線路發(fā)生故障時，保護(hù)啟動，經(jīng)過延時后動作于斷路器跳閘，切除故障?？紤]因素1：為了保證定時限過電流保護(hù)在正常運(yùn)行時不動作，其動作電流應(yīng)大于最大負(fù)荷電流?？紤]因素2：保證過電流保護(hù)在外部故障切除后可靠返回，其返回電流應(yīng)大于外部短路故障切除后流過保護(hù)的最大自啟動電流。二、幾種常見的交流電流保護(hù)（1）動作電流的整定二、幾種常見的交流電流保護(hù)（2）動作時間的整定定時限過電流保護(hù)的動作時間是由時間繼電器的整定時間確定的一個定值。為了保證保護(hù)裝置的選擇性，同一電網(wǎng)上的過電流保護(hù)裝置的動作時限應(yīng)密切配合。如圖所示的單側(cè)電源輻射電網(wǎng)中，當(dāng)K2點短路時，短路電流將流過電網(wǎng)上的所有保護(hù)裝置A、B和C，且短路電流一般均大于保護(hù)裝置的動作電流，所以上述各保護(hù)裝置都將啟動。二、幾種常見的交流電流保護(hù)（2）動作時間的整定但是按照選擇性的要求，只能由保護(hù)裝置C動作，使斷路器QF3跳閘。在QF3跳閘之后，短路電流消失，保護(hù)裝置A和B的電流繼電器立即返回。因此，各段線路保護(hù)裝置的動作時間應(yīng)從用戶到電源逐級增長，越靠近電源，保護(hù)裝置的動作時間越長。定時限過電流保護(hù)動作時限的階梯特性示意圖二、幾種常見的交流電流保護(hù)定時限過電流保護(hù)3.定時限過電流保護(hù)動作時限的階梯特性示意圖圖中t1、t2、t3分別代表保護(hù)裝置A、B、C的定時限過電流保護(hù)的動作時限，并且t1>t2>t3。每個時限相差一個時間間隔Δt，一般Δt取0.5秒，即t1=t2+Δt，t2=t3+Δt。保護(hù)裝置的這種時限特性被稱為“階梯型時限特性”。按這種方式選擇保護(hù)裝置的動作時限后，當(dāng)線路上任一點發(fā)生斷路故障時，都只有距短路點最近的保護(hù)裝置動作。三段式電流保護(hù)三段式電流保護(hù)0

3三、三段式電流保護(hù)所謂的三段式電流保護(hù)是將電流速斷保護(hù)、限時電流速斷保護(hù)和定時限過電流保護(hù)組合起來，構(gòu)成一整套保護(hù)，由于三種保護(hù)各有優(yōu)缺點，組合起來使之相互補(bǔ)充和配合。電流速斷保護(hù)稱為Ⅰ段限時電流速斷保護(hù)稱為Ⅱ段定時限過電流保護(hù)稱為Ⅲ段其中三、三段式電流保護(hù)三段式電流保護(hù)的邏輯圖1.三段式電流保護(hù)的邏輯圖如圖所示。Ⅰ段電流速斷保護(hù)部分由電流元件KAⅠ和信號元件KSⅠ組成；Ⅱ段限時電流速斷保護(hù)部分由電流元件KAⅡ、時間元件KTⅡ和信號元件KSⅡ組成；Ⅲ段定時限過電流保護(hù)部分由電流元件KAⅢ、時間元件KTⅢ和信號元件KSⅢ組成。三、三段式電流保護(hù)三段式電流保護(hù)的邏輯圖如圖所示。三段式電流保護(hù)的邏輯圖1.由于三段保護(hù)的啟動電流和動作時間的整定值均不相同，所以必須分別使用三個串聯(lián)的電流元件和兩個不同的時間元件，而信號元件可以分別發(fā)出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的動作信號。必須注意的是，三段式電流保護(hù)的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段只要有一個發(fā)出跳閘信號，對應(yīng)的斷路器就會斷開，切除故障。三、三段式電流保護(hù)三段式電流保護(hù)的保護(hù)區(qū)和時限配合2.如圖所示是三段式電流保護(hù)的保護(hù)區(qū)和動作時限配合特性圖。線路AB、BC、CD分別設(shè)置有三段式電流保護(hù)。以線路AB段為例，其中分別為斷路器QF1處Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段電流保護(hù)的保護(hù)范圍，分別為斷路器QF1處三段式電流保護(hù)的動作時限，分別為線路BC段斷路器QF2處三段電流保護(hù)的動作時限。當(dāng)線路AB段首端附近發(fā)生短路故障時，由Ⅰ段動作將故障切除，線路末端發(fā)生短路故障時由Ⅱ段動作將故障切除，Ⅲ段只起后備作用。三段式電流保護(hù)的保護(hù)區(qū)和時限配合特性三、三段式電流保護(hù)三段式電流保護(hù)的保護(hù)區(qū)和時限配合2.三段式電流保護(hù)的保護(hù)區(qū)和時限配合特性從保護(hù)范圍上看，由于Ⅰ段保護(hù)的動作電流是按照躲過被保護(hù)線路末端短路時流過保護(hù)裝置的最大短路電流來整定的，可見Ⅰ段保護(hù)不能保護(hù)線路的全長；Ⅰ段的動作時間，僅取決于元件本身的固有動作時間，一般為0.06-0.1秒。三、三段式電流保護(hù)三段式電流保護(hù)的保護(hù)區(qū)和時限配合2.三段式電流保護(hù)的保護(hù)區(qū)和時限配合特性Ⅱ段保護(hù)的動作電流是按照與下一段線路BC保護(hù)的第Ⅰ段相配合的原則來整定的。Ⅱ段的動作時間比下一段線路BC保護(hù)裝置的Ⅰ段的動作時間長一個時限Δt，即。三、三段式電流保護(hù)三段式電流保護(hù)的保護(hù)區(qū)和時限配合2.三段式電流保護(hù)的保護(hù)區(qū)和時限配合特性Ⅲ段保護(hù)的動作電流按照躲過線路的最大負(fù)荷來整定，保護(hù)范圍可以覆蓋下一段線路的末端。Ⅲ段的動作時間，較相鄰的下一級線路的定時限過電流保護(hù)裝置的動作時限長一個時限Δt，即，。三、三段式電流保護(hù)三段式電流保護(hù)的保護(hù)區(qū)和時限