牵引变电跳闸分析及故障判断

1、牵引变电所开关跳闸分析及故障判断第一节：继电保护的原理v1、继电保护的基本原理、构成与分类：、继电保护的基本原理、构成与分类：v基本原理：v继电保护是为区分系统正常运行状态与故障或不正常运行状态的一种装置v其特征是：电流增加 过电流保护电压降低 低电压保护U/I 方向变化 正常：20左右 短路：6085方向保护.Z= U/I 模值减少 阻抗保护 I入I出 I入I出 电流差动保护另非电气量：瓦斯保护，过热保护，故障压力v原则上说：只要找出正常运行与故障时系统中电气量或非电气量的变化特征（差别），即可找出一种原理，且差别越明显，保护性能越好。电磁保护原理动作原理v正常运行：Ir=If LJ不动v设

2、流互变比为600/5,保护定值为6A，时限为0.5Sv当负荷电流为700A时，电流继电器不启动。v当一次电流大于720A时，电流继电器受电启动，若故障电流是瞬时的，即t0.5S时，保护不出口，也就是时间继电器节点没有延时闭合，故继电器返回。v当一次电流大于720A时，电流继电器受电启动，若故障电流延时大于0.5S时，即t0.5S时，保护出口，启动跳闸电磁铁，使断路器跳闸。同时发出信号。v故障时：Ir=IdIdz LJ动SJ动（延时）XJ动信号v TQ动跳闸微机保护原理v一般由测量元件、逻辑元件和执行元件三部分组成。v测量元件v作用：测量从被保护对象输入的有关物理量（如电流、电压、阻抗、功率方向

3、等），并与已给定的整定值进行比较，根据比较结果给出“是”、“非”、“大于”、“不大于”等具有“0”或“1”性质的一组逻辑信号，从而判断保护是否应该启动。v逻辑元件v作用：根据测量部分输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定的逻辑工作，最后确定是否应跳闸或发信号，并将有关命令传给执行元件。v 逻辑回路有：或、与、非、延时启动、延时返回、记忆等。v执行元件： 作用；根据逻辑元件传送的信号，最后完成保护装置所担负的任务。如：故障时跳闸；不正常运行时发信号；正常运行时不动作。逻辑执行测量被测物理量跳闸或信号定值对继电保护的要求 对动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应

4、满足四个基本要求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性。 即保护四性。1、选择性： 选择性是指电力系统发生故障时，保护装置仅将故障元件切除，而使非故障元件仍能正常运行，以尽量缩小停电范围。 例：末端并联的上下行接触网 当下行线发生接地故障时，211DL距离一段保护启动，同时271距离一段保护启动，而上行断路器212DL保护不启动，这样就实现了保护的选择性。212DL271DL211DL85选择性v小结：小结：选择性就是故障点在区内就动作，区外不动作。当主保护未动作时，由近后备或远后备切除故障，使停电面积最小。因远后备保护比较完善（对保护装置DL、二次回路和直流电源等故障所引起的拒绝动作均起后备作用）

5、且实现简单、经济，应优先采用。速动性v速动性：v快速切除故障。v作用：v1提高系统稳定性；2减少设备在低电压下的动作时间； 3减少故障元件的损坏程度 ，避免故障进一步扩大。v t tab+tDLvt故障切除时间；vtab-保护动作时间；vtDL-断路器动作时间；v一般的快速保护动作时间为0.060.12s，最快的可达0.010.04s。v一般的断路器的动作时间为0.060.15s，最快的可达0.020.06s。灵敏性v灵敏性：指在规定的保护范围内，对故障情况的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置应在区内故障时，不论短路点的位置与短路的类型如何，都能灵敏地正确地反应出来。v通常，灵敏性用灵敏系数来

6、衡量，并表示为Klm。v对反应于数值上升而动作的过量保护（如电流保护）vKlm=保护区内金属性短路时故障参数的最小计算值/保护的动作参数v对反应于数值下降而动作的欠量保护（如低电压保护） Klm=保护的动作参数/保护区内金属性短路时故障参数的最大计算值其中故障参数的最小、最大计算值是根据实际可能的最不利运行方式、故障类型和短路点来计算的。可靠性v可靠性：v指发生了属于它改动作的故障，它能可靠动作，即不发生拒绝动作（拒动）；而在不改动作时，他能可靠不动，即不发生错误动作（简称误动）。v影响可靠性有内在的和外在的因素：v内在的：装置本身的质量，包括元件好坏、结构设计的合理性、制造工艺水平、内外接线

7、简明，触点多少等；v外在的：运行维护水平、调试是否正确、正确安装v上述四个基本要求是分析研究继电保护性能的基础，也是贯穿全课程的一个基本线索。在它们之间既有矛盾的一面，又有在一定条件下统一的一面。第二节：馈线越级跳闸分析第二节：馈线越级跳闸分析v一、跳闸经过一、跳闸经过v2007年07月20日19时02分39秒426毫秒昆山变电所214DL跳闸，过流出口；2007年7月20日19时02分41秒426毫秒重合闸成功。v2007年7月20日19时02分39秒550毫秒昆山变电所202B跳闸，单相过流出口。v2007年7月20 日19时02分39秒589毫秒安亭分区所271DL跳闸，电流速断出口。馈

8、线开关跳闸报告v故障报告故障报告v214馈线保护馈线保护WXB65A 保护动作报告保护动作报告：v流水号：流水号：1093v重合闸：重合闸启动重合闸：重合闸启动v故障时刻：故障时刻：2007年年07月月20日日19时时02分分39秒秒426毫秒毫秒v动作类型：过流出口动作类型：过流出口v出口时间：出口时间：485 ms定值是定值是500msvU：5464.000 VvI1：3540.000 A (3540/630=5.6191.9) 过流时间过流时间 TGL 0.5vU2：0.000 AvI12：6.000 A I13：0.000 A I15：6.000 A I17：0.000 Av电阻：电阻

9、：-0.69v电抗：电抗：-1.37v阻抗角：阻抗角：243.300度度v故障测距：故障测距：0.000 Kmv重合闸时刻：重合闸时刻：2007年年7月月20日日19时时02分分41秒秒426毫秒毫秒v重合时间：重合时间：1999 ms相量分析v由跳闸电量绘制相量图看出：故障时电流是正常负荷的35倍，v电压下降45倍，说明了故障是存在的，v但从距离保护相量图中看到，故障在保护范围以外。v其反方向相量正好是在近端距离一段保护范围之内。Z1Z2Ru243.327500VX243.3v5464V3540A214上级开关（202DL）跳闸报告v2B后备保护后备保护WBZ-652A保护动作报告：保护动作

10、报告：v故障时刻：2007年7月20日19时02分39秒550毫秒v动作类型：202b相过流v出口时间：685ms定值是700msvUAB100.43V IA000.55AvUBC91.24V IB1.50A vUCA94.94V IC2.05AvUa100.42V Ia0AvUb57.44V Ib1.76A (1.760.65) 单相过流时限 T1GL 0.70分区所跳闸报告v安亭分区所(流互变比80)v271馈线保护馈线保护WXB65A 保护动作报告：保护动作报告：v故障时间：2007年7月20日 19时02分39秒589毫秒v保护动作：电流速断出口v出口时间：85msv电压16690Vv

11、电压26663Vv电流2208A v二次谐波电流4A 三次谐波电流1A 五次谐波电流2A 七次谐波电流0Av一次电阻1.3，一次电抗2.71， 阻抗角64.3度v故障测距14.2Km对比分析v五、原因分析五、原因分析v214跳闸时，电抗为-1.37，距离段保护定值为8.95,偏移电抗为0.81,不符合启动条件。v214跳闸时，二次电流为5.619A,过流保护定值为1.9A ,过流保护启动符合条件。v202B跳闸时，二次电流为1.76A,过流保护定值为0.65A,过流保护启动符合条件。v安亭271跳闸时，二次电流为27.6A,过流保护定值为13.73,过流保护启动符合条件。具体分析v具体分析如下

12、：具体分析如下：v1、214距离保护没有动作是造成过流保护启动的主要原因v 从214动作报告看到，其跳闸后电抗值为-1.37，阻抗角为243.3度，在保护范围之外，从前面绘制的相量图看出，跳闸时通过214保护装置的二次电流方向反向。v2、从故障报告可以看到214跳闸出口时间是2007年7月20日19时02分39秒426毫秒，而202B跳闸出口时间是2007年7月20日19时02分39秒550毫秒。两者时限相差124毫秒（而保护定值时限要求214要比202B提前200毫秒）。从启动电流分析看到202B启动电流为812.5A而214启动电流为1197A，所以当进端短路接地时202B保护首先达到启动

13、电流而启动。结论v结论结论: v1、阻抗保护具有方向性，阻抗保护具有方向性，214端子箱内端子箱内B421和和N421反接，是造成反接，是造成214距离保护拒距离保护拒动，后备过流保护启动从而越级跳闸的主动，后备过流保护启动从而越级跳闸的主要原因。要原因。v2、202B和和214过流启动后，延时相差太小过流启动后，延时相差太小（124毫秒）毫秒）,214断路器固有跳闸时间比断路器固有跳闸时间比202断路器固有跳闸时间长，是造成断路器固有跳闸时间长，是造成202B和和214同时出口跳闸的次要原因。同时出口跳闸的次要原因。第三节：主变过流跳闸分析v保护动作情况：保护动作情况：v 2007年10月5

14、日10时29分28秒717毫秒 2DK3513电铁后备保护 保护启动v2007年10月5日10时29分31秒652毫秒 2DK3513电铁后备保护 高压侧过流动作v故障电量：高压侧UA=59.43，高压侧UB=58.39，高压侧UC=60.20，零序电压=0.05233v故障电量：低压侧Ua=99.12，低压侧Ub=0.0392，低压侧Uab=99.16v故障电量：高压侧IA=3.995，高压侧IB=2.95，高压侧IC=1.097v故障电量：低压侧I a=4.334，低压侧Ib=0.03916v2007年10月5日10时33分19秒56毫秒：保护事项 1DK3531电铁后备保护低压侧B相PT

15、断线 Ub0.02613 Ib=2.154v2007年10月5日10时34分16秒600毫秒：保护事项 1DK3531电铁后备保护低压侧B相PT断线恢复 Ub97.88 Ib=2.285相量分析UAUBUCUaubUabIa=4.334从相量图看出：高压侧A相电流增大低压侧b相电压下降，a相电流迅速增加。高压侧三相过流的条件是：IAIHGL或IBIHGL或ICIHGL且tTHGL 同时为提高可靠性，可选择低压闭锁功能：Umin(ua,ub,uab) udz低压启动过流保护：a相过流时跳开a相断路器。B相过流时跳开b相断路器。动作方程：IaIaLGL且tTaLGL IbIbLGL且tTbLGL可

16、选择低压闭锁功能,启动条件：UaULDYUb ULDYIA3.995跳闸原因分析跳闸原因分析v跳闸原因分析：跳闸原因分析：v1、经查相关变电所保护定值，南翔变电所高压侧过流定值是3.89A，高压侧流互变比为60，低压侧低压定值是61V,延时1.0S。低压侧过流定值是4.04A, 低压侧流互变比为275，延时0.7S。v2、102断路器跳闸时故障电流为3.9953.89A，低压侧电压Ub=0.039261V满足高压侧过流动作启动条件，造成102跳闸同时启动202A、202B跳闸。 v3、主变低压侧过流保护没有启动的原因是：低压侧I a=4.3344.04A，但Ua=99.1261V满足低压闭锁条

17、件，故保护没有启动。v4、馈线保护没有启动的原因是：PT断线闭锁距离保护。馈线a相最小过流定值为5.79AI a=4.334A,所以馈线保护没有启动。v5、通过设备说明书看到：PT断线的判据是U10V,I0.04In延时9秒报PT断线。而跳闸前Ib0，故没有发出PT断线信号。电压曲线故障录波结论v本次跳闸是：过负荷引起的。v由于PT断线造成闭锁功能实效，而使高压过流保护启动102断路器跳闸。vPT断线报警的条件是：v电压小于60V，电流大于0.04额定电流。v而PT断线没报警的原因是没有负荷。第四节：故障测距v在电气化铁路输电线路中，由于受外界环境的影响，线路发生故障的机会较多，对于长线路，特

18、别是电气化铁路经过的复杂地段，查找故障点可能需要很长时间，不但延长了故障排除和恢复供电的时间，而且增加了因停电过长而造成的损失，若能方便的对故障点进行准确定位，则可及时排除故障点，恢复供电，那么，故障测距的原理是什么呢？测距图例v 变 电 所供 电 线区 间 线 路站 场区 间 线 路v设馈线压互变比27.5/0.1，v流互变比800/5, v供电线单位电抗0.65/Km，v接触网线路单位电抗0.35/Km,v站场单位电抗0.2/Km，vL1=1Km，L2=10Km，vL3=12Km，L4=25Km。v则故障测距定值设置如下：计算方法测距原理v测距分段依据线路材料,架构等条件,如供电线,区间,站场等单位电抗不同进行分段.其中各段总电抗由单位电抗和分段距离计算求出，是为方便程序判别设置。v注意单位电抗和总电抗都是二次换算值注意单位电抗和总电抗都是二次换算值.v测距分段数：测距时将此馈线根据不同的电抗区段分成的测距分段的个数。v单位电抗： 在此分段内接触网的单位电抗值,为二次值二次值，x2=x1*KI/KU，单位/Km.v总电抗： 保护安装处到此分段末端的总电抗保护安装处到此分段末端的总电