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1、高速铁路牵引供电系统继电保护研究张再利摘 要：对高速铁路牵引供电系统而言，会存在列车制动造成能源奢侈以及牵引变电所供电距离较短的问题，增加了线路牵引变电数量和工程建设成本。本文从牵引供电系统简介入手，对高速铁路牵引供电系统继电爱护进行了分析，希望能为相关的工作人员供应肯定的参考。关键词：高速铁路;继电爱护;牵引供电系统高速铁路以其速度快、平安性好、输送实力大、单位能源消耗低、经济效益好、舒适便利等优点而成为我国铁路发展的方向。而高速列车则是探讨牵引供电系统的基础。高速铁路的牵引供电系统继电爱护发挥了重要的作用，继电爱护在牵引供电系统正常运行时，满意机车运行的各个方面。完善现有牵引供电系统爱护原
2、理和功能。分析两种接线形式的差异、特点，以及各运行方式下的爱护配置、整定原则，得出合理的爱护整定原则，有利于我国高铁的发展，具有非常重要的理论与实际意义。1 牵引供电系统牵引变电所、牵引网和电力机车负荷组成了牵引供电系统。1.1 关于牵引供电系统馈线爱护，以及牵引网故障特征和常规原理的馈线爱护误动或拒动行为的基础上，分别提出了由电流中综合谐波含量限制的三段自适应距离爱护原理、自适应电流增量爱护原理，和自由相电压中综合谐波含量限制而自适应电压增量的异相短路故障爱护原理;这些原理分别经过了现场运行或仿真试验的验证，结果表明原理是正确的。1.2 牵引网关于牵引网瞬时性与永久性故障识别，在瞬时性故障时
3、，故障线路的耦合电压确定于电感耦合和电容耦合。系统地分析了复线电力牵引网同一方向上、下行线路既有电感耦合，又有电容耦合，而永久性故障时，耦合电压确定于电感耦合的特征，提出了基于耦合电压的自适应故障性质识别原理：仿真试验表明：该原理识别瞬时性与永久性故障的灵敏度较高。1.3 电力机车负荷直流传动电力机车作为我国铁路列车牵引动力的主力，通过系统探讨电力机车运行于稳态和暂态两种工况下的负荷特性，提出了将直流传动电力机车无功特性用电压的二次函数模型进行等效数学描述的思想，并由此得到了沟通侧电力机车的负荷模型。其谐波和不平衡特性对牵引供电系统及公用电网的影响不容忽视。2 继电爱护探讨2.1 线路爱护探讨
4、2.1.1 电力系统线路爱护。由于全线速动的须要，电力系统220kV以上电压等级的线路普遍采纳以光纤为通信通道的线路电流差动爱护作为主爱护。光纤电流差动爱护其工作原理建立在基尔霍夫电流定律的基础之上，具有良好的选择性，能快速地切除爱护区内的故障，长期以来对的探讨始终不断。牵引网采纳差动爱护，在负荷工况下差动电流将是全部负荷电流之和，电力线路能够应用电流差动爱护的一个重要前提是电力负荷在被爱护线路的区域以外，与牵引网有很大不同。差动爱护的动作电流必需躲过最大负荷电流。一旦实行这些措施又会恶化差动爱护的性能，增加了爱护的困难性和拒动的概率，因此牵引网不宜干脆采纳差动爱护。暂态电流往往可达机车额定负
5、荷电流的数倍，从而须要电流差动爱护实行诸如进一步提高动作电流门槛、增加动作延时、增加闭锁判据等措施才能保证在负荷工况下不会误动。作为牵引网的负荷，电力机车或动车组会在牵引网区段内沿线移动。在此状况下，差动爱护的动作电流与过电流爱护的动作电流相同，两者的灵敏度也相同。此外，应用差动爱护还须要克服电力机车过电分相时引起的冲击电流以及在牵引网区段内启动时的启动电流等问题，这些使得继电爱护可以实行更困难和更精细的算法。2.1.2 牵引网爱护。高速铁路牵引网沿用了普速铁路采纳的爱护原理，主要有距离爱护、过电流爱护、电流增量爱护等。第一，距离爱护。普速电气化铁路采纳距离爱护作为牵引网的主爱护，并利用负荷电
6、流中的综合谐波含量自动动态调整四边形动作特性的边界，从而防止爱护在负荷电流下误动作。其次，过电流爱护。依据牵引网供电方式的不同和继电爱护选择性的须要，过电流爱护可配置13段，并可实行综合谐波抑制和励磁涌流闭锁措施。第三，电流增量爱护。电流增量爱护依据电流在短时间内的改变幅度来区分是负荷电流和故障电流：在正常状况时，电力机车沿线顺向行使，牵引网电流的增量不会超过1辆车电流的最大值;在牵引网故障时，短路电流急剧增大，电流的增量比负荷电流大得多。第四，接触网发热爱护。高速重载列车的单车牵引电流较大，在300350km/h时可达到6001010A，接触网在比较长时间内都是大电流时，简单发热，然后牵引网
7、的扩张力会降低，稳定性也会变差，所以为了爱护接触网，必需设置热过负荷爱护。该原理是以机车负荷和环境温度为基础，依据接触网热模型实时计算接触网温度，当计算的温度比设定的温度高时，跳闹回路就会工作，使馈线断路器断开。2.2 变压器爱护探讨变压器在正常工作或外部故障时，变压器节点的电流代数和为零，即差流为零;差动爱护的性能受不平衡电流影响，而励磁涌流和电流互感器饱和都会在差动冋路产生很大的不平衡电流，牵引供电系统及方式影响着牵引网电压水平，与此同时，牵引供电系统的平安运行取决于电气爱护的配置。我国高速铁路运用的是AT供电方式，这种供电方式可以使牵引变压器端输出电压上升一倍。增加供电臂的长度，削减线路
8、牵引变电所的设置，提高输电的实力，削减牵引网的阻抗，削减对通信造成的影响。防止差动爱护误动的关键是区分励磁涌流识别和TA饱和识别。国内外探讨者在以上方面进行探讨，同时提出了很多可行的方法。由于距离爱护同时利用了短路时的电压，电流的變化特征，通过测量故障阻抗来确定故障所处范围，具有爱护区稳定、灵敏度高、动作状况受电网运行方式改变影响小的优点，将距离爱护用作牵引变压器的后备爱护特征。低电压启动过电流爱护具有灵敏高优点，但是由于高速铁路采纳了220kV外部及大容量牵引变压器，低电压启动过电流爱护存在着拒动的可能。牵引变压器后备距离爱护的特别问题，借鉴牵引网馈线距离爱护多年来的成熟阅历，探讨了其动作特
9、性，爱护配置及流量阻抗等状况，通过数字仿真验证了理论分析的正确性。由于牵引负荷为单相负荷，在牵引供电系统正常运行时就存在负序电压和负序电流，有可能造成复合电压启动的过电流爱护误动作。在电力系统中，一般复合电压启动的过电流爱护被用作变压器的后备爱护。3 结语铁路电力系统的飞速发展对继电爱护不断提出新的要求，继电爱护配置一般规定，电力系统中的电力设备和线路，应装设短路故障和异样运行爱护装置。相应的爱护分主爱护和后备爱护，必要时增加协助爱护。参考文献1陈小川.铁路供电继电爱护与自动化M.北京：中国铁道出版社，2022.2刘玉洁，盛彩飞，林飞，游小杰，郑琼林.高速动车组网侧电流谐波特性的探讨J.电气传
10、动，2022，40（1）.（作者单位：哈尔滨铁道职业技术学院） 猜你喜爱 高速铁路继电爱护 高速铁路建设对我国铁路运输的影响农家科技下旬刊(2022年3期)2022-07-08继电爱护系统在10kV配电站中的应用中国新技术新产品(2022年20期)2022-12-21智能变电站继电爱护设备的运行和维护探讨智富时代(2022年7期)2022-09-03智能变电站继电爱护设备的运行和维护探讨智富时代(2022年7期)2022-09-03继电爱护技术在电力系统中的应用现状探讨中国房地产业上旬(2022年2期)2022-05-14智能变电站继电爱护系统牢靠性分析电子技术与软件工程(2022年24期)2022-02-23110kV变电站继电爱护故障及措施探讨科学与财宝(2022年18期)2022-12-22覆盖型岩溶段高速铁路地基处理方案浅析科技视界(2022年6期)2022-07-12高速铁路的社会效益分析科技致富向导(2022年2期)2022-03-14 第8页 共8页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页