高速鐵路牽引供電系統(tǒng)繼電保護研究.pdf

1、牽引供電系統(tǒng)是高速鐵路動車組的動力源泉，繼電保護是牽引供電系統(tǒng)向動車組安全可靠供電的關鍵。由于系統(tǒng)結構、供電方式、用電負荷的不同，牽引供電系統(tǒng)繼電保護原理與電力系統(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和動車組牽引負荷，高速鐵路牽引供電系統(tǒng)的故障特點和負荷特點也與普速鐵路有很大的不同。在我國高速鐵路運營里程快速增加、高速鐵路技術走出國門的背景下，研究高速鐵路牽引供電系統(tǒng)的相關問題，對其繼電保護原理與配置

2、展開持續(xù)深入的專門研究非常必要，具有重要的現(xiàn)實意義和社會經濟價值。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。由于采用全并聯(lián)AT供電方式，在牽引網發(fā)生故障時上、下行供電臂都會跳閘，不滿足繼電保護的選擇性和速動性。通過推導全并聯(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式，發(fā)現(xiàn)了各處保護測得的電流和阻抗的大小或方向能夠用以識別靠近它們的故障。在此基礎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)的整定計算公式。仿真結果表明，在牽引網任一位置發(fā)生各種類型故障時，故障供電臂上的保護至少有一個能動作并聯(lián)跳同一供電臂上的其它保護，而非故障供電臂上的保護全部可靠不動作，能夠持續(xù)正常供電。
　　研究了牽引變壓器后備距離保護和過負荷保護。分析了系統(tǒng)內阻抗、牽引變壓器阻抗對牽引網發(fā)生故障時母線電壓的影響，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啟動過電流保護無法可靠作為牽引網的后備保護

4、，提出了將距離保護用作變壓器的后備保護并給出了保護配置和整定計算原則。由于高、低壓側電壓電流存在相位旋轉，常規(guī)的相間阻抗和相地阻抗無法正確反映Scott變壓器保護安裝處到故障點的阻抗。在分析互感器接線對測量阻抗的影響的基礎上，構建了適用于Scott變壓器的后備保護阻抗繼電器。仿真結果表明，變壓器高低壓側測量阻抗在短路故障時和負荷工況下有明顯區(qū)分，驗證了距離后備保護的有效性。針對牽引變壓器的過負荷要求和牽引負荷的變化特點，分析了定時限和反

5、時限過電流保護用作牽引變壓器過負荷保護的不足，利用GB1094.7-2008“油浸式電力變壓器負載導則”給出的熱點微分計算模型，提出了基于熱模型的過負荷保護。仿真結果表明，在牽引負荷頻繁波動的條件下，熱模型的過負荷保護能更直觀地反映變壓器的過負荷狀態(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故障位置的關系，指出了既有電