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

1一、城市軌道交通交流供電系統(tǒng)保護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)主變電所主要負責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)在實際運行中常會發(fā)生一些影響其安全運行的故障，這就需要采取一定的保護措施來保障其安全運行。一、城市軌道交通交流供電系統(tǒng)保護概述系統(tǒng)在實際運行中常會發(fā)生一些影響其安全運行的故障，這就需要采取一定的保護措施來保障其安全運行。常用的保護措施電流速斷保護帶時限的電流速斷保護過電流保護零序電流保護差動保護等幾種常見的交流電流保護幾種常見的交流電流保護0

2二、幾種常見的交流電流保護電流保護是繼電保護最常見的一種形式，在輸電線路保護中應用較多。電流保護是反映實際電流升高超過整定值而動作的保護，保護動作后會立即或延時作用于相應的斷路器，使斷路器跳閘，切除故障，與此同時發(fā)出保護動作信號。二、幾種常見的交流電流保護電流速斷保護1.電流速斷保護是一種僅反應電流增大而瞬時動作的一種電流保護類型，又稱為瞬時電流速斷保護，其單相原理接線圖如圖所示，它沒有時限元件，保護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，該保護裝置就會動作，使斷路器跳閘。必須注意的是，該保護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)。電流速斷保護單相原理接線圖二、幾種常見的交流電流保護電流速斷保護瞬時電流速斷保護的動作特性在圖中所示的單側電源輻射型電網(wǎng)中，假設線路AB段的保護采用瞬時電流速斷保護，安裝在點A處的保護裝置用符號a表示。根據(jù)選擇性的原則，當線路末端K1點發(fā)生短路故障時，保護裝置a應瞬時動作切除故障。在相鄰線路BC首段K2點短路時，保護裝置a不應動作，而應由點B處的保護動作切斷故障。因此保護裝置a的動作電流應大于K2點的最大短路電流。二、幾種常見的交流電流保護電流速斷保護瞬時電流速斷保護的動作特性但是，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的動作電流。二、幾種常見的交流電流保護瞬時電流速斷保護的動作特性另外，考慮到系統(tǒng)在不同的運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)在最大運行方式三相短路電流和最小運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，該點所對應的距離為Lmax，就是瞬時電流速斷保護裝置在最大運行方式下的最大保護范圍。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

，即保護裝置都能動作。在保護范圍外，短路電流都小于

，保護裝置都不會動作。二、幾種常見的交流電流保護瞬時電流速斷保護的動作特性可見，AB段的電流速斷的保護范圍未能延伸到AB段的末端，即說明電流速斷保護在系統(tǒng)處于最大運行方式下且出現(xiàn)三相短路故障時不能保護線路的全長。二、幾種常見的交流電流保護當系統(tǒng)的運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，即保護裝置的保護范圍隨之縮小。瞬時電流速斷保護的動作特性例如，曲線2是最小運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，該點所對應的距離為Lmin，就是瞬時電流速斷保護裝置的最小保護范圍，當然電流速斷保護在系統(tǒng)處于最小運行方式下且出現(xiàn)兩相短路故障時也不能保護線路的全長。二、幾種常見的交流電流保護瞬時電流速斷保護的動作特性因而，電流速斷保護的缺點是不能保護線路的全長，并且保護范圍受運行方式變化和短路類型的影響。在最大運行方式下三相短路時，其保護范圍最大。一般為本線路全長的80%~85%；在最小運行方式下兩相短路時，保護范圍最小。限時電流速斷保護與瞬時電流速斷保護相比，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限時電流速斷保護2.由于瞬時電流速斷保護不能保護線路的全長，因此，在瞬時電流速斷保護范圍以外的故障必須由另外的保護裝置，即限時電流速斷保護裝置來切除。限時電流保護是反應電流增大而延時動作的一種電流保護。該保護應能保證在任何情況下保護本線路的全長，而且應限定在盡可能小的時間內(nèi)動作，這樣才可以構成較完善的線路保護。限時電流速斷保護與瞬時電流速斷保護相比，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限時電流速斷保護2.當電流元件動作后，需要經(jīng)過時間元件的延時，才能動作于跳閘。限時電流速斷保護單相原理接線圖二、幾種常見的交流電流保護限時電流速斷保護2.限時電流速斷保護要保護本線路全長，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，所以其保護范圍將延伸至下級線路的一部分，形成一個重疊保護區(qū)。這樣本線路的限時電流速斷保護就要考慮與下級線路的電流速斷保護的配合情況，要求在下級線路短路時，保證下級保護優(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的保護范圍不超過BC段電流速斷保護的保護范圍其次AB段的限時電流速斷保護的動作時限應比BC段電流速斷保護大一個時限差Δt二、幾種常見的交流電流保護在如圖所示的系統(tǒng)中，當線路BC段始端發(fā)生短路時，雖然線路AB的限時電流速斷保護也啟動，但為了使得BC段線路的電流速斷保護先動作，將故障切除，就必須使AB段的限時電流速斷保護帶有一定的時延，此時延與延伸的范圍有關。限時電流速斷保護2.限時電流速斷保護的動作特性二、幾種常見的交流電流保護定時限過電流保護3.電流速斷保護和限時電流速斷保護的組合能夠保護本線路的全長，可以作為線路的主保護。為了防止本線路的主保護拒動及下級線路的保護或斷路器拒動必須給線路裝設后備保護以作為本線路的近后備和下級線路的遠后備保護。這種保護通常采用定時限過電流保護。定時限過電流保護是反映電流增大而延時動作的另一種電流保護，其原理接線圖與限時電流速斷保護相同，其動作電流按照躲過最大負荷電流來整定。正常運行時，線路流過負荷電流。保護不會動作；當線路發(fā)生故障時，保護啟動，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在正常運行時不動作，其動作電流應大于最大負荷電流?？紤]因素2：保證過電流保護在外部故障切除后可靠返回，其返回電流應大于外部短路故障切除后流過保護的最大自啟動電流。二、幾種常見的交流電流保護（1）動作電流的整定二、幾種常見的交流電流保護（2）動作時間的整定定時限過電流保護的動作時間是由時間繼電器的整定時間確定的一個定值。為了保證保護裝置的選擇性，同一電網(wǎng)上的過電流保護裝置的動作時限應密切配合。如圖所示的單側電源輻射電網(wǎng)中，當K2點短路時，短路電流將流過電網(wǎng)上的所有保護裝置A、B和C，且短路電流一般均大于保護裝置的動作電流，所以上述各保護裝置都將啟動。二、幾種常見的交流電流保護（2）動作時間的整定但是按照選擇性的要求，只能由保護裝置C動作，使斷路器QF3跳閘。在QF3跳閘之后，短路電流消失，保護裝置A和B的電流繼電器立即返回。因此，各段線路保護裝置的動作時間應從用戶到電源逐級增長，越靠近電源，保護裝置的動作時間越長。定時限過電流保護動作時限的階梯特性示意圖二、幾種常見的交流電流保護定時限過電流保護3.定時限過電流保護動作時限的階梯特性示意圖圖中t1、t2、t3分別代表保護裝置A、B、C的定時限過電流保護的動作時限，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裝置的動作時限后，當線路上任一點發(fā)生斷路故障時，都只有距短路點最近的保護裝置動作。三段式電流保護三段式電流保護0

3三、三段式電流保護所謂的三段式電流保護是將電流速斷保護、限時電流速斷保護和定時限過電流保護組合起來，構成一整套保護，由于三種保護各有優(yōu)缺點，組合起來使之相互補充和配合。電流速斷保護稱為Ⅰ段限時電流速斷保護稱為Ⅱ段定時限過電流保護稱為Ⅲ段其中三、三段式電流保護三段式電流保護的邏輯圖1.三段式電流保護的邏輯圖如圖所示。Ⅰ段電流速斷保護部分由電流元件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、三段式電流保護三段式電流保護的邏輯圖如圖所示。三段式電流保護的邏輯圖1.由于三段保護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，三段式電流保護的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段只要有一個發(fā)出跳閘信號，對應的斷路器就會斷開，切除故障。三、三段式電流保護三段式電流保護的保護區(qū)和時限配合2.如圖所示是三段式電流保護的保護區(qū)和動作時限配合特性圖。線路AB、BC、CD分別設置有三段式電流保護。以線路AB段為例，其中分別為斷路器QF1處Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段電流保護的保護范圍，分別為斷路器QF1處三段式電流保護的動作時限，分別為線路BC段斷路器QF2處三段電流保護的動作時限。當線路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。三段式電流保護的保護區(qū)和時限配合特性三、三段式電流保護三段式電流保護的保護區(qū)和時限配合2.三段式電流保護的保護區(qū)和時限配合特性從保護范圍上看，由于Ⅰ段保護的動作電流是按照躲過被保護線路末端短路時流過保護裝置的最大短路電流來整定的，可見Ⅰ段保護不能保護線路的全長；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、三段式電流保護三段式電流保護的保護區(qū)和時限配合2.三段式電流保護的保護區(qū)和時限配合特性Ⅱ段保護的動作電流是按照與下一段線路BC保護的第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、三段式電流保護三段式電流保護的保護區(qū)和時限配合2.三段式電流保護的保護區(qū)和時限配合特性Ⅲ段保護的動作電流按照躲過線路的最大負荷來整定，保護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裝置的動作時限長一個時限Δt，即，。三、三段式電流保護三段式電流保護的保護區(qū)和時限