1引言
微機型繼電保護在電氣化鐵路得到了廣泛的推廣應用,基于總結過去、發展未來的理念,本文針對目前電鐵微機型繼電保護的使用和新產品的研制提出了一些值得注意的問題,以引起設計、研制人員注意,在實際工作中給予改進與提高。
2過去工作的簡單總結
電氣化鐵道饋線保護裝置因牽引網和牽引負荷的特殊性,與電力系統的線路保護相比較有許多特點。主要要求:對牽引負荷電流中的高次諧波不敏感,對機車通過電分相引起的激磁涌流不敏感,對運行方式改變的適應性,對最大負荷電流和最小短路電流的選擇性,電力機車上并聯電容補償裝置投切引起保護誤動,串聯電容補償引起的保護死區。這些特殊性在目前研制的各種微機保護中都給予了足夠的重視,從保護原理上得到了解決,例如,采用綜合諧波含量為控制量的三段自適應阻抗保護和電流增量保護。
2.2關于變壓器保護
針對牽引變壓器形式多樣的特點,例如:單相變壓器、單相變壓器V/V接線、YN,d11變壓器、阻抗匹配平衡變壓器,研制了具有廣泛適用性的微機保護裝置,通過改變控制字或將變壓器類型作為一個整定值達到適用不同牽引變壓器的目的。
2.3關于并補保護
研制了適用于電氣化鐵道并聯電容補償裝置的微機保護,配備了文獻[1]要求的7種保護,分別為:電流速斷保護、過電流保護、差電流保護、差電壓保護、諧波過電流保護、欠壓保護、過壓保護
[b]3幾點問題
[/b] 3.1微機型饋線保護
3.1.1變電所出口異相短路時保護拒動
變電所出口處的電分相結構示意圖如圖1所示。當電力機車通過變電所出口處的電分相時,若按規程要求采取降弓運行,造成變電所出口處發生異相短路的概率要小得多;若不降弓通過電分相,在接觸網工作電壓下,容易造成沿絕緣子表面放電而使A、B相間短路。變電所發生異相短路故障時,故障狀態為電弧故障,故障電流富含諧波且數值較小,A、B相對地電壓下降很小,甚至不降反增,既有饋線保護原理不能很好保護到這種狀態,文獻[2]對這種故障有詳細的分析,也提出了相應的保護措施,總體上講,還沒有完全解決這種故障的保護問題,有待進一步研究。
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3.1.2AT牽引網斷線接地故障時保護拒動
AT供電牽引網在重載和高速線路具有優勢,我國京秦、大秦、鄭武線都采用這種供電方式,復線牽引網示意圖如圖2所示。
由于正饋線F在兩桿塔之間無支撐,張力發生變化時容易引起斷線,發生斷線故障時可能出現一側接地、另一側懸空的情況。若電源側接地、非電源側懸空(如圖2中①),從變電所測量到的故障線路阻抗的表達式如式(1)所示。
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若非電源側接地、電源側懸空(如圖2中②),從變電所測量到的故障線路阻抗如式(2)所示。
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[font=宋體][/font]
式中,ZT、ZR、ZF、ZTR、ZFR、ZTF分別為接觸線(T)、鋼軌(R)和正饋線(F)的單位自阻抗及它們間的單位互阻抗;D表示發生斷線接地故障AT區段長度;x表示端點距靠近電源側AT的距離;LA、LB表示上、下行供電臂的長度。
根據文獻[3]的理論分析和文獻[4]的現場報道,當發生正饋線斷線接地故障時,常規原理的饋線保護往往拒動。同時,由于正饋線F架在路基外側,斷線接地故障往往是過渡電阻較高的故障,更加劇了常規原理保護拒動的可能性。雖然,目前微機型饋線保護中配置有自適應的電流增量保護,在一定程度上解決了發生這種故障拒動的可能性,但仍然沒有從原理上根本解決問題。
3.2微機型變壓器保護
3.2.1平衡變壓器差動保護
Y/Δ接線阻抗匹配平衡變壓器和Y/A接線平衡變壓器的差動保護可以采用兩繼電器方式,也可以采用三繼電器方式,經過理論分析,采用三繼電器方式較采用兩繼電器方式具有靈敏度高的優點;采用三繼電器方式時,為了克服圖3所示變壓器高壓側中性點接地時高壓側區外故障差動保護的誤動,在構成差動保護時,變壓器高壓側電流應為線電流,即采用式(4)。
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3.2.2差動動作特性的選擇
牽引供電系統微機型變壓器差動元件一般采用二段折線或三段折線的動作特性,采用三段折線較兩段折線具有更高的靈敏度,對于保護繞阻匝間短路有利,因此推薦采用三段折線的差動保護動作特性。
3.3并聯電容補償裝置保護
3.3.1多支路并補的差流保護
電氣化鐵道微機型并聯電容補償裝置沒有考慮如圖4所示的多支路并聯補償裝置的投切對保護動作性能的影響,亦即,目前,大多按3、5、7次補償支路全部投入運行進行整定計算,實際情況時,3、5、7次支路的投退情況是經常變化的,應研究與研制對多支路并聯電容補償裝置自動投切具有自適應性的微機保護裝置。
3.3.2電壓互感器的自動調零
構成電壓差的兩電壓互感器因特性不一,常規原理的電壓差動保護采用輔助變換器進行調零,微機保護應利用軟件進行自動調零。
4結論
本文先分析了目前電氣化鐵道微機保護的研制與推廣應用的成功經驗,進而根據電氣化鐵路的實際情況,指出了目前在保護原理方面存在的一些不足,希望能引起保護的設計與研究部門的重視。