牵引变电所保护整定计算简介

牵引变电所保护整定计算建议

一 牵引变压器保护整定计算

主变额定电流计算： 高压侧：

对Y/∆-11、平衡变、SCOTT 型

高压侧额定一次电流I eH =S/(×U H ) 对V/V和单相变

高压侧额定一次电流I eH =S/UH

低压侧：

对Y/∆-11型

低压侧额定一次电流I eL =S/(3×U L ) 对平衡变、SCOTT 型

低压侧额定一次电流I eL =S/(2×U L ) 对V/V和单相变

低压侧额定一次电流I eL =S/UL

(S：主变容量；U H ：高压侧额定电压110kV ；U L ：低压侧额定电压27.5kV) 1、差动保护

主变高压侧电流互感器接线方式：对Y/∆-11、平衡变流互二次侧均接成∆，故计算装置侧

的额定电流要考虑的接线系数Kjx=3，其他类型流互二次侧均接成Y , 接线系数Kjx=1。主变低压侧流互二次侧均接成Y 。

高压侧额定一次电流变换至装置I eH ’= IeH ×Kjx/nH 低压侧额定一次电流变换至装置I eL ’= IeL /nL 差动保护定值整定如下： 1）、主变类型：按类型选择。 2）、控制字：按要求整定。 3）、平衡系数KPH ：

a) 对平衡变压器： KPH =

n H 4

⨯

n L n H 4

⨯

n L b) 对Y/△-11变压器： KPH =

c) 对V/V接线变压器：KPH =4 d ）对SCOTT 变压器：KPH =4 4）、二次谐波制动系数：KYL=0.15

5）、差动速断电流按躲过励磁涌流考虑，一般取5～6倍额定电流：

ISD= 6×I eH ’

6）、 差动动作电流按0.5~0.7倍额定电流整定：

IDZ=0.5×I eH ’

7）、 差动制动电流1按1倍额定电流整定：

IZD1=1×I eH ’

8）、 差动制动电流2按3倍额定电流整定：

IZD2=3×I eH ’

9） 比率制动系数1取0.3。 10） 比率制动系数2取0.5。 2、后备保护

后备保护主变高低压侧电流互感器二次侧均接成Y 。 高压侧额定一次电流变换至装置I eH ’= IeH /nH 低压侧额定一次电流变换至装置I eL ’= IeL /nL 后备保护定值整定如下：

1）、三相过流电流：I3GL=Kk ×I eH ’，K k 取1.5。

2）、三相过流时间：T3GL=1s。（如果单相过流时间取1s ，则三相过流时间取1.5s ） 3）、单相过流电流：I1GL=Kk ×I eL ’，K k 取1.5。

4）、单相过流时间：T1GL=0.8s。（如果馈线设置了阻抗3段则单相过流时间取1s ） 5）、过负荷1段电流：I1FH=Kk ×I eH ’，K k 取1.3。 6）、过负荷1段时间：T1FH=9s。

7）、过负荷2段电流：I2FH=Kk ×I eH ’，K k 取1.3。 8）、过负荷2段时间：T2FH=30s。 9）、高压侧低电压定值：UDH=70V。 10）、低压侧低电压定值：UDL=70V。 11）、失压电压：USY=60V。

12）、失压时间：TSY=3s。（躲过电力系统馈线重合闸时间） 13）、PT 断线电压：UPT=60V。

14）、控制字中过负荷1、2段时限特性均选择定时限。

15）、零序过流保护电流定值可以按0.8倍额定电流整定，时间为3s 。

二、馈线整定说明

一般对变电所可投入过电流、速断、阻抗1、2段及其后加速和重合闸功能。馈线保护因要和电力机车保护配合，主保护时限一般取0.1s 。 1、阻抗保护的整定

阻抗的整定分电抗边和电阻边的整定，一般对偏移电阻和偏移电抗额定电流是5A 时整定为－1Ω，额定电流为1A 时整定为－5Ω。

1）BC 边即电阻边的整定三段都一样，按躲过最大负荷电流计算，也即按最小负荷阻抗整定的：

R zd =K k ⋅Z fh min ⋅(cosψ -sin ψ /tg θ)

式中：ψ :功率因数差时的负荷阻抗角，取37 O；

θ:BC边的倾斜角，即线路阻抗角，范围为60O ～80O ，一般整定为75 O。 K k :可靠系数，取0.85；

Z fhmin :最小负荷阻抗，为最低母线电压除以最大负荷电流。 2）AB 边即电抗边的整定 a) 单线单边供电方式

仅设置阻抗1段，X1= Kk L X0

式中：K k : 可靠系数，取1.3~1.5,一般取1.5；

L :接触网长度； X 0:接触网单位电抗。 阻抗1段时间取0.1s 。

b ）单线单边供电考虑越区供电方式

变电所断路器设置二段阻抗保护

X1= 0.85 L 1 X0 X2= Kk (L 1+L2)X 0

式中：K k : 可靠系数，取1.2;

阻抗1段时间取0.1s ，阻抗2段时间取0.4s 。

c ）复线单边供电，上、下行断路器在分区亭处串接，实现并联供电

馈线单程长度为L 。

馈线每公里单位阻抗为Z1＝z 1＋αz 12，其中α＝L D /(2L－L D ) 则当D 点短路时馈线DL1的测量阻抗为Zj1＝(2L－L D ) Z1

馈线DL2的测量阻抗为Zj2＝ L D Z1

②横向越区供电方式时的测量阻抗

即DL2处于断开位置。

当D 点短路时馈线DL1的测量阻抗为Zj1＝(2L－L D ) Z1’,

-L D )

其中Z1’＝ z 1－2(L D ⋅z 12＝z 1－(1－α) z12＝Z1－z 12

●变电所DL1和DL2断路器保护设置二段阻抗保护

X1= 0.85 L （X 1＋

0. 85

X 12） (即正常供电时保护0.85倍单程线路长度，L D ＝0.85L ) 1. 15

X2= Kk 2L(X1－X 12) (即横向越区供电时L D ＝0)

其中K k 取1.2。

阻抗1段时间取0.1s ，阻抗2段时间取0.4s 。

●分区所DL3处设置二段阻抗保护，分别设置成正向和反向的

对正向阻抗保护:X1= Kk L(X1－X 12), Kk 取1.5, 偏移电抗X01=－1Ω(或－5Ω）； 对反向阻抗保护:偏移电抗X02=-K k L(X1－X 12), Kk 取1.5, 电抗X2=1Ω(或5Ω）。

阻抗1、2段时间均取0.1s 。

e ）AT 供电方式

注：SS ：变电所，SSP ：开闭所，SP ：分区亭。

● 变电所DL1和DL2断路器保护设置三段阻抗保护

阻抗1段按选择性要求整定： X1= 0.85 L 1 X 0

其中X 0为AT 牵引网单位电抗，一般取F-PW 线间电抗值。

阻抗2段按与开闭所阻抗1段相配合整定： X2= 0.8( L 1 +0.85 L 2) X 0

阻抗3段按应满足在开闭所线路末端短路、且出现最大阻抗的运行方式和最大线路阻抗

的情况下，保护有1.2的灵敏系数：

X3= 1.2( L 1 + L 2) X 0

阻抗1段时间取0.1s ，阻抗2段时间取0.4s ，阻抗3段时间取0.8s 。

● 开闭所进线DL3和DL4断路器保护设置1段阻抗保护, 保护L1区间，（要注意电流方向，如取的是进线方向阻抗保护要设置成反方向的，即X01为负的电抗整定值）

X1= 1.5 L 1 X 0

● 开闭所馈线DL5和DL6断路器保护设置二段阻抗保护

X1= 0.85 L 2 X 0 X2= 1.2×2L 2 X 0

阻抗1段时间取0.1s ，阻抗2段时间取0.4s 。

● 分区亭馈线DL7断路器保护设置二段阻抗保护，分别设置成正向和反向的

X= 1.5 L 2 X 0

阻抗1、2段时间均为0.1s 。

2 电流速断保护

该保护是为当馈线发生近端故障时保护装置快速出口而设，整定时要求躲过馈线上最大负荷电流及最大励磁涌流，该保护可作为阻抗保护的辅助保护。

ISD= Kk I FMAX

其中K k 可靠系数取1.2；I FMAX 为最大负荷电流。

速断时间取0.1s 。 3 过电流保护

该保护作为阻抗保护的后备保护，保护线路全长，整定时要求躲过馈线最大负荷电流。（当馈线最大负荷电流和线路末端最小短路电流比较接近时还是应按躲过馈线最大负荷电流整定，对WXB-65D 分区亭馈线存在低电压启动过电流保护版本，共用的PT 断线电压定值）

ISD= Kk I FMAX

其中K k ：可靠系数取1.1~1.2。

电流时间取0.4s 。 4 失压保护

一般用于开闭所进线，失压电压一般设置为50V ，时间按躲过变电所馈线重合闸时间整定，可以整定为4s 。 5 PT断线检测

PT 断线检测电压按60V 整定，PT 断线检测电流按躲过最大负荷电流整定，但要小于线路

末端最小短路电流，要保证后者。 6 高阻接地Ⅰ段

一辆机车启动电流一般为200A ，考虑1.2倍的可靠系数，高阻接地Ⅰ段电流按240A 整定，如流互变比为120，整定为2A 。 7 其他定值

重合闸闭锁电流一般按4～5倍最大负荷电流整定（该功能一般也不投）。

过负荷、过热和高阻2、3段一般不投。

测距定值整定时要求输入线路分区段点数、各点对应的线路一次电抗值及该点对应的公里数，所有数据都是从起点开始计算的。

手合闭锁功能如果用则整定为180s ，不用则整定为0s 。

三、电容器保护整定说明 1 过电流保护

用作电流速断保护的后备保护及并补装置内部部分接地故障的保护。保护整定原则为： a) 整定电流应大于最大正容差电容器长期允许电流，一般为1.3倍的额定电流。 b) 用延时的方法躲过合闸涌流。

IGL = Kk I cn

其中 K k ：可靠系数，取1.3～2；

I cn ：电容器组额定电流；

过电流时间一般取0.3~1s 。 2 电流速断保护

保护整定原则为：

a) 不因电力机车或电动车组产生的高次谐波电流而动作； b)不因电容投入时产生的涌流而动作。

ISD = Kk I cn

其中 K k ：可靠系数，取3～5； 电流速断时间一般取0.1~0.2s 。 3 差电流保护

用作并补装置接地故障的主保护。差电流按下式整定：

I cl =∆f max ⨯I y ⨯K tx ⨯(K k /K i ) 式中：

∆f max ：电流互感器最大允许误差，取0.1；

I y ：并补装置投入时电流有效值，I y =I cn +0. 7X c /X l ； I cn ：并补装置额定电流；

K tx ：考虑所用电流互感器的特性不同的系数，不同型为1，同型为0.5； K k ：可靠系数，取1.3；

K i ：电流互感器变比。

差电流时间一般取0.1~0.2s 。 4 谐波过电流保护

该保护用的电流为综合谐波电流，即I xb =中的三次谐波、五次谐波、七次谐波电流值。

22I 3+I 52+I 7，其中I 3、I 5、I 7分别为电流I

IXB=Ixb/ Kk

其中 K k ：可靠系数，取1.2；

Ixb:长期允许谐波电流。 谐波过电流时间一般取30～60s 。 5 过电压保护

过电压受电容器组的基波过负荷和电动车组的允许过电压两方面的限制，一般设置为1.1~1.3倍额定电压，时间应在1分钟之内。 6 低电压保护

以并补装置“最后投入，最先开放”的原则设置，可防止主变压器和电容器组同时投入时在电容器组上产生过电压。

低电压电压一般整定为60V, 保护动作时间与馈线后备保护时间配合，一般整定为0.5～1s 。 7 差电压保护

用作电容器组内部故障的保护。

差电压保护的整定，可按单台电容器内部串联元件击穿率β=60～80%整定。 U cy U d /K l 式中：

U d ：单台电容器内部串联元件击穿率为β时产生的差电压； K l ：灵敏系数，取1.5。 差电压时间一般取0.1~0.2s 。 交大许继

以上整定仅供参考！