城市轨道交通供电系统运行与管理（第2版）课件：直流牵引供电系统保护

城市轨道交通供电系统运行与管理

直流牵引供电系统保护

一直流牵引供电系统保护特点二目录牵引变电所联跳保护三直流框架保护四纵联差动保护学习目标知识目标：（1）理解牵引变电所联跳保护的几种形式。（2）理解直流牵引供电系统框架保护原理。（3）理解纵联差动保护原理。（4）了解城轨供电系统主要保护配置与设备间的联锁。能力目标：（1）能解释城轨牵引供电系统保护的“死区”。（2）会看图分析牵引变电所联跳保护的开关动作。（3）能说明直流牵引供电系统框架保护的原理。（4）能说明纵联差动保护的原理。素质目标：（1）养成团队协作与互助意识。（2）养成坚持自学习惯。01直流牵引供电系统保护特点一、直流牵引供电系统保护特点对于直流牵引供电系统保护，主要可分为牵引整流机组保护和直流馈出保护两个部分。其最大的特点是系统的“多电源”和保护的“多死区”。“多电源”：城轨牵引供电系统的“多电源”是指当牵引网发生短路时，并非仅双边供电两侧的牵引变电所向短路点供电，而实际上是全线的牵引变电所皆通过牵引网向短路点供电。一、直流牵引供电系统保护特点“多死区”：是因牵引供电系统本身的特点和保护对象的特殊性而形成保护上的“死区”。

具体原因：地铁列车为多辆电动车组编组，其起动电流大于牵引网最小短路电流；电动列车是随时在运动的，其位置在不断移动、变化，作为电动列车的远后备保护，牵引变电所的保护应延伸至电动列车主回路末端。对直流牵引供电系统，速动性与可靠性同等重要。直流侧保护均采用ms级的电气设备，如直流快速熔断器、直流快速断路器、di/dt△I保护等，都是以ms做计算单位。目的就是在直流短路电流的上升过程中将其遮断，不允许短路电流到达稳态值。至于选择性，在直流牵引供电系统中则处于次要位置，其保护的设置原则应当是“宁可误动作，不可不动作”。误动作可以用自动重合闸进行矫正。02牵引变电所联跳保护二、牵引变电所联跳保护

【联跳】所谓联跳，就是一个开关事故跳闸后，去强迫与其相关的所有开关跳闸。解决牵引供电系统直流开关没有远后备保护的唯一可靠的办法。1.联跳保护的概念

【联跳保护】所谓联跳保护，就是当发生短路时，及时地切断流向短路点的电源。

【双边联跳保护】所谓双边联跳，就是切断双边供电电源。

【变电所联跳保护】所谓变电所联跳保护，就是切断变电所流向短路点的所有电源。

正常双边联跳，距离短路点较近的变电所应先动作，同时向本所联跳装置发跳闸信号，通过所间的联跳电缆，向相邻变电所的联跳装置发送跳闸信号。二、牵引变电所联跳保护

牵引变电所联跳保护适用于以下两种情况:①牵引变电所的两套整流机组开关同时因故障跳闸。②牵引变电所任何一路直流馈出开关失灵拒动。1.联跳保护的概念【远后备保护】所谓远后备保护，即保护开关的上一级开关的保护。【近后备保护】所谓近后备保护则指保护开关本身所设置的后备保护。设置牵引变电所联跳的根本原因就是因为牵引变电所的直流断路器失灵拒动时，没有远后备保护，因为地铁牵引供电系统短路的特点就是多电源、多回路、多参数。二、牵引变电所联跳保护当Kr点发生短路时，如果直流开关DS1失灵拒动，即便是短路电流使直流开关DS2跳闸，并使交流开关QF1、QF2也同时跳闸，也不能切断短路点的电源，还必须使四路馈出开关DS3、DS4、DS5、DS6同时跳闸，即实现牵引变电所联跳。1.联跳保护的概念如短路点Km，不仅要断开交流侧断路器QF1、QF2，同时还必须断开四路馈出开关，即实现牵引变电所联跳。如短路点Kq，流入短路点的短路电流也为6路。二、牵引变电所联跳保护

（1）正常双边联跳①牵引网正常双边供电。当牵引网正常双边供电时，为保护运行列车的安全，供电区一侧断路器事故跳闸，同时联跳同一供电区另一侧的断路器，以使短路点及时切断电源。如图3.2.4所示。2.联跳保护的几种形式二、牵引变电所联跳保护

（1）正常双边联跳②利用牵引变电所母线构成大双边供电。当采用这种供电方式，仍实行正常双边联跳，联跳条件不做任何变动。利用牵引变电所直流母线构成大双边供电的条件是:a.牵引变电所只有整流机组退出运行。b.直流母线、上下行4路馈出开关运行正常。2.联跳保护的几种形式二、牵引变电所联跳保护

（2）一路馈出开关退出运行时的双边联跳当牵引变电所一路馈出开关退出运行时，为保证列车运行时的电压质量仍和正常双边供电时一样，可以继续实行正常双边供电，并实行双边联跳，双边联跳条件需进行自动转换。即由相邻变电所来的联跳条件从退出运行开关QF3转换至同一电分段另一侧开关QF5。这种保护方式适用于上行或下行一路馈出开关故障退出运行时的保护，也适用于两路（不同电分段的两路）开关故障退出运行的保护。2.联跳保护的几种形式二、牵引变电所联跳保护（3）牵引网大双边联跳这种保护适用于以下两种情况:①牵引变电所B故障解列、退出运行。②牵引变电所同一电分段的两路馈出开关故障退出运行。2.联跳保护的几种形式牵引变电所B，合纵向电动隔离开关ZDG，由相邻牵引变电所（A、C）对牵引网实行大双边供电，一侧断路器跳闸同时引起同一供电区另一侧断路器也跳闸，同时其联跳条件也应自动转换。03直流框架保护三、直流框架保护直流正极接地保护，也称直流框架保护。因为牵引供电系统的正极、负极均不接地，为悬浮安装，对地面牵引变电所，当直流正极碰壳时，属小电流接地系统，其接地短路电流受牵引变电所接地电阻与走行轨对地过渡电阻的制约，不足以使保护开关动作，故专为此而设置框架保护。电流测量元件一端接设备外壳，另一端接地，用于检测外壳与地之间流过的故障电流。电压测量元件用于测量设备外壳与直流设备负极之间的电压，一端接于负极，另一端接设备外壳。当任意一个直流设备内正极对外壳短路时，对地电流通过电流测量元件流入地网，再通过钢轨与地之间的过渡电阻（或排流柜）回到钢轨（负极）。三、直流框架保护电压型框架保护整定原则：电压型框架保护定值和时间要与钢轨电位限制装置相互配合，电压与时间整定值使得电压型框架保护滞后于钢轨电位限制装置。电流型框架保护整定原则：电流型框架保护在直流系统主绝缘击穿时，产生小电流接地故障时动作，其电压和电流检测对故障点的定位都比较困难，选择性较差。电流型框架保护定值精度要求较高，电流元件由于灵敏度过高，可调整定值，定值为一般35～85A，动作时限为0秒。04纵联差动保护四、纵联差动保护纵联差动保护，也即输电线的纵联差动保护，是用某种通信通道将输电线两端的保护装置纵向联结起来，将各端的电气量（电流、功率的方向等）传送到对端，将两端的电气量比较，以判断故障在本线路范围内还是在线路范围外，从而决定是否切断被保护线路的一种保护方式。一套完整的纵联差动保护包括两端继电保护装置、通信设备和通信通道。结构组成示意图如图3.2.12所示。其中通信通道有导引线、载波、光纤、微波等方式。四、纵联差动保护纵联电流差动保护原理纵联电流差动保护的基本原理建立在基尔霍夫电流定律的基础之上，是基于比较被保护线路始端和末端电流的大小和相位原理构成的。即