牵引网保护
牵引供电系统继电保护原理
继电保护的分类？
1、按被保护对象分类，有输电线保护和 主设备保护(如发电机、变压器、母线、 电抗器、电容器等保护)。
2、按保护功能分类，有短路故障保护和 异常运行保护。前者又可分为主保护、后 备保护和辅助保护；后者又可分为过负荷 保护、失磁保护、失步保护、低频保护、 非全相运行保护等。
主变压器保护
主变压器故障类型：
1、变压器油箱内部故障(油箱爆炸)： 线圈间的多相短路、单相层间短路、匝间
短路、单相接地短路、铁芯烧坏 2、变压器油箱外部故障：
套管及引出线上的故障 3、不正常工作状态(绝缘老化引起内部故障)：
外部短路或过负荷引起的过流或温升，油 面降低
主变压器保护配置：
1、非电量保护：重瓦斯、轻瓦斯、温度、 压力、油位
牵引网故障性质：
单相交流供电网。
由于变压器低压侧有一相接地，牵引 网的正常工作相当于两相运行，牵引网的 对地短路是两相短路。
牵引网及其负荷的特点：
1、牵引网的结构复杂，运行条件较差，发生短 路故障的机会较多。
2、牵引网负荷电流变化剧烈，最大负荷电流很 大(多台机车同时取电、机车起动冲击)。
3、牵引网的阻抗比一般电力系统输电线的阻抗 大(末端短路电流小，灵敏度低)。
继电保护的分类？
3、按保护装置进行比较和运算处理的信 号量分类，有模拟式保护和数字式保护。
4、按保护动作原理分类，有过电流保护、 低电压保护、过电压保护、功率方向保护、 距离保护、差动保护、高频（载波）保进线(由电力系统负责)； 2、主变压器(自耦变压器)； 3、母线(不设专用的母线保护)； 4、馈线； 5、并联电容补偿装置。
电容器保护
这个5_牵引站供电线路的保护配置及其保护整定计算原则(南网规程)
系统〔2014〕88号附件牵引站供电线路的保护配置及其保护整定计算原则1 范围本原则规定了南方电网牵引站供电线路的保护配置要求及其保护整定计算原则。
本原则适用于南方电网牵引站供电线路的保护配置及其保护整定计算。
本原则适用于南方电网企业及用户负责继电保护管理和运行维护的单位。
有关规划设计、研究制造、安装调试单位及部门亦应遵守本原则。
2保护配置要求220kV牵引站供电线路应配置适应负荷波动特性的双套光纤差动保护，对于三相式供电模式，每套保护配置三段式相间及接地距离、两段或四段零序过流（和流）保护、一段PT断线相过流及零序过流的后备保护。
对于两相式供电模式，一般不配置接地距离保护。
110kV牵引站供电线路，一般为三相式供电模式，应配置三段式相间及接地距离、四段零序过流保护、两段PT断线相过流保护的后备保护。
具备光纤通道的110kV线路，可配置一套光纤电流差动保护。
对于长度不超过8km 的短线路、同杆架设的双回线应配置一套光纤电流差动保护。
对多级串联的线路，为满足快速性和选择性的要求，应装设一套光纤电流差动保护。
3 保护整定计算原则本整定计算原则主要明确了牵引站供电线路保护与一般线路保护相比存在的特殊点，其他未明确的整定计算原则均按照《南方电网220kV～500kV系统继电保护整定计算规程》（Q/CSG 110028-2012）及《南方电网10kV～110kV系统继电保护整定计算规程》（Q/CSG 110037-2012）的有关规定执行。
本原则中的牵引站供电线路特指与牵引站直接相连的输电线路。
本原则明确了牵引站供电线路系统侧的整定计算原则，适用于单线单变的接线型式，其他接线型式视具体情况综合考虑。
3.1 总则3.1.1牵引站作为大用户站，是电网的组成部分，其安全运行关系到电网稳定，牵引站供电线路的保护整定计算以保证电网安全稳定运行为根本目标，同时考虑大用户的需求。
3.1.2牵引站新建、扩建或改建工程中，铁路部门应根据工程项目建设进度按规定时间（新建、扩建工程投产前3个月，改建工程投产前1个月）向整定计算部门以书面格式提交牵引站供电线路重合闸方式要求、牵引站接线图、运行方式、最大负荷电流、站内保护配置情况及牵引变阻抗、接线型式等资料。
牵引网阻抗计算—计算单线牵引网等值阻抗(高铁牵引供电系统)
单链形悬挂布置示意图
接触网-地回路与轨道-地回路互阻抗Zωr
计算实例
已知：Dg=932×103mm dr=1435mm 导高H=6200mm ， 承力索与导线 间平均距离dcm=1033mm
dcr
62002
1435 2
2
6241(mm)
dmr =
(6200 1033)2
1435 2
2
dmr =
(6200 1033)2
1435 2
2
7268(mm)
• (4)地回路的等值深度Dg
Dg
0.2085 0.2085 932103(mm)
f 109 50104 109
项目三 牵引网阻抗计算
03 计算单线牵引网等值阻抗 案例1-2：计算接触网-地回路阻抗
案例：计算牵引网单位等值阻抗
6.25
4.74
0.20
415
1057
7.00
5.31
0.158
485
钢芯 LGJ-95 铝绞
铝 94.23
钢
铝
钢
17.81 28×2.07 7×1.8
401
6.84
6.50
0.315
335
线 LGJ-120 116.34 21.99 28×2.30 7×2.00 495
7.60
7.22
0.255
380
(0.05 j0.429) / km
案例1-2：计算接触网-地回路等值阻抗
计算接触网-地回路的等值阻抗Zω
• 用代数法计算
Z =Zcm Zc
Zcm Zm Zcm
Zm 2Zcm
Zc Zcm Zm Zcm
0.05 j0.429 (0.228 j0.767 0.05 j0.429)(0.25 j0.768 0.05 j0.429) 0.228 j0.767 0.25 j0.768 2 (0.05 j0.429)
煤矿井下牵引网络杂散电流防治技术规范
煤矿井下牵引网络杂散电流防治技术规范1. 引言煤矿井下巷道中的牵引供电系统，经常会遇到网络杂散电流问题，这些电流会引起设备损坏、安全事故等问题。
为了确保煤矿安全生产，必须采取相应的防护措施。
本文档旨在制定煤矿井下牵引网络杂散电流防治技术规范，指导煤矿井下牵引系统的设计和运行。
2. 牵引系统概述煤矿井下的牵引供电系统主要由输电线路系统、变电所、配电线路系统、接触网和牵引车组成。
其中，输电线路系统和变电所负责将电能从地面输送到采煤工作面；配电线路系统则将电能分配给不同的电机。
接触网则是将电能传输到架空的牵引电缆上，最终供给牵引车使用。
3. 网络杂散电流产生原因煤矿井下牵引供电系统的网络杂散电流，主要由以下几个方面原因引起：3.1. 牵引车与接触网之间的电容耦合牵引车与接触网之间存在着电容耦合问题，当接触网上的电位发生变化时，会在牵引车上产生电流。
这些电流就是网络杂散电流。
3.2. 牵引车电机中的谐波牵引车电机中产生的谐波电流，会使得牵引电缆中的电位发生变化，从而引发网络杂散电流。
3.3. 接触网地线电阻和周围矿岩的低电阻率当接触网接地电阻较大，或周围的矿岩电阻率较低时，接触网上的电位变化会更加明显，从而增加了产生网络杂散电流的可能性。
4. 网络杂散电流防治技术规范为了防止煤矿井下牵引供电系统中的网络杂散电流问题，我们需要采取相应的防治措施。
具体规范如下：4.1. 牵引车接地对于每台牵引车，均应通过接地装置对车体进行接地。
接地电阻应小于1Ω。
4.2. 接触网接地装置接触网的接地装置应与输电线路及变电所共用，接地电阻应小于1Ω。
4.3. 牵引电缆的安装与保护牵引电缆应采用双屏蔽结构，并使用抗干扰高强度材料进行保护。
电缆连接柜应采用带电快插件，避免接触不良带来的异常电流。
4.4. 接触网防护为了减小接触网与地面的电容耦合问题，可以加装接触网强制排流器，将接触网上的电荷排放至地面，减少电荷积累和接触网的电位变化。
不同供电方式下牵引网保护配置及整定计算—牵引供电方式(铁路牵引供电系统继电保护)
全并联AT供电方式
全并联AT供电方式
全并联AT供电方式是在复线AT供电方式的基础上，通过 AT 所、 分区所的母线和断路器，将上下行牵引网并联连接的供电方式。上 下行牵引网虽然都有各自的断路器，但在正常情况下均为一用一备 运行方式，即上下行牵引网共用一台断路器。
全并联AT供电方式
图3.8 全并联AT供电方式示意图
带回流线的直接供电方式
1
2 6
T 5 3 4
R
图3.5 带回流线的直接供电方式示意图 1—牵引变电所；2—接触网；
3—电力机车；4—吸上线；5—回流线；6—钢轨
带回流线的直接供电方式
带回流线的直接供电方式的特点
1 减少流入大地的电流，减轻对通讯的干扰危害。 2 降低钢轨电位，减小馈电回路的阻抗。
3 馈电回路和设备简单、投资省、运营维护方便。
AT供电方式
AT供电方式
AT（Auto Transformer 自耦变压器）供电方式，即225kV供 电方式，是指AT变压器跨接于接触网（T线，Touch）和正馈导线 （F线，Feeder）之间，其中点与钢轨及沿接触网线路同杆架设的保 护线（PW线，Protecting Wire）相连的一种供电方式。
直接供电方式
直接供电方式
直接供电方式（TR供电方式），是在牵引网中不加特殊防护措 施的一种供电方式。电气化铁路最早大都采用这种供电方式，它一 根馈线接在接触网（Touch）上，另一根馈线接在钢轨（Rail）上。
直接供电方式
1
2 T
3 4
R
图3.1 直接供电方式示意图 1-牵引变电所 2-接触网 3-机车 4-钢轨
上行 下行
直接供电方式
直接供电方式的特点
牵引网馈线自适应保护配置方案
牵引网馈线自适应保护配置方案作者：镇方胜来源：《海峡科学》2009年第05期[摘要] 分析了牵引网馈线自适应距离保护、自适应电流速断保护、自适应电流增量保护和自适应过电流保护的原理，提出了牵引网馈线自适应保护的配置方案，初步设计了牵引网自适应馈线保护装置。
[关键词] 牵引网馈线自适应保护配置1 引言牵引负荷是单相、变化的负荷，主要与线路情况、机车类型、列车重量和运行速度有关；牵引负荷电流中含有丰富的谐波成分，负荷的阻抗角大；牵引网供电臂供电距离长，且牵引网阻抗较大，相应的短路电流小；由于牵引负荷为移动负荷，接触网故障发生的几率较电力系统输电线路要频繁得多。
由于牵引负荷的特殊性以及牵引网故障频繁的特点，牵引网馈线保护在牵引供电系统的保护中占有重要地位。
本文借鉴电力系统中自适应保护的较完善的理论和运行经验，研究根据牵引负荷特点构成的牵引网馈线自适应保护方案，具有重要的理论和实际意义。
2 牵引网馈线自适应保护的原理2.1 自适应距离保护在现有的牵引网馈线保护装置中，一般采用距离保护作为主保护。
由于电力机车经常运行在起动、调速、再生制动等工况下，以及降弓通过电分相再合闸时引起励磁涌流，因此，当线路上既有正常负荷又有再生负荷或励磁涌流时，其综合负荷就可能落入保护动作区，造成常规距离保护的误动作，如图1所示。
线路正常负荷运行时，由于电力机车为整流负荷，含有丰富的奇次谐波，其中以三次谐波的成分最高，一般可达到20%～30%，当存在再生负荷时，三次谐波的含量可以达到40%。
而机车通过电分相或空载投入AT 牵引网时，产生的励磁涌流中含有丰富的二次谐波分量。
与之相比，当接触网发生短路故障时，由于电力机车被旁路，短路电流基本为正弦波。
因此，可以根据谐波成分的大小来区分负荷电流和故障电流。
定义综合谐波含量为：其中、、、、分别为负荷电流中的基波、二、三、五、七次谐波。
阻抗继电器的动作方程为：其中，R、X 为阻抗继电器的测量电阻和电抗；、分别为阻抗继电器的电阻和电抗整定值。
《高速铁路概论》大作业
高铁作业1、评价弓网受流质量的主要指标有哪些？具体含义是什么？（1）弓网间动态接触压力弓网间的动态静态压力直接反映了受电弓弓头与接触导线的接触状态，弓网间接触力的大小受受电弓的静态抬升力、空气动力及垂直方向上的质量惯性力等因素决定。
主要从接触力的最大值.最小值和标准偏差评价。
（2）接触导线最大垂直振幅接触导线最大垂直振幅指受电弓滑板在一个跨距内的振动振幅，即上下震振动的范围，一般用两倍振幅表示。
它反映了受电弓弓头垂直方向的振动情况，最大垂直振幅受接触网的安装尺寸影响，它越小，表明受电弓运动轨迹越平滑，受流质量越好。
根据我国提速和高速试验，杰出导线的最大垂直振幅为150mm。
（3）接触导线的抬升量接触导线的抬升量指受电弓经过时，接触导线的最大抬升量。
受流系统中，受电弓和接触导线的运动振幅越小，受流质量越好。
一个好的受流系统，受电弓的振幅应均匀。
V<160km\h时为100mm,v>160km\h时为150mm（4）离线高速列车运行时，当受电弓与接触导线失去接触时就发生了离线。
由于高速列车运行中，受电弓的取流很大，弓网离线时，必然伴随着电弧，从而加大滑板和导线的电磨耗，引起电磁干扰；当发生大离线时，电弧也不能维持电流通路时，还造成动车失压，保护动作需要重新启动，影响辅助用电对再生制动车还会引起逆变颠覆。
{1}最大离线时间小于100ms{2}求解离线率（5）硬点评定高速列车运行时接触导线对受电弓滑板冲击的主要指标是受电弓滑板受到的垂直方向和线路方向上加速度的最大值。
受电弓滑板所受到的纵向和垂直加速度，根据高速列车受电弓使用的滑板类型来确定硬点的评判标准。
（6）接触网的静态弹性差异系数（7）接触导线弯曲应力弯曲应力的允许值为500微应变。
2、请简述牵引供电系统的供电方式及其优缺点。
（1）直接供电方式直接供电方式是在牵引网中不加特殊防护措施的一种供电方式。
它将一根馈线接在接触线（T）上，另一根馈线接在钢轨（R）上。
ddl保护
1 DDL 保护的概述在我国早期的城市轨道交通直流牵引供电系统中，通常采用大电流脱扣和过电流保护相互配合实现对牵引网的保护，如早期的北京地铁、天津地铁等。
大电流脱扣属于断路器的本体装置，它采用电磁脱扣原理，短路点距变电所越近，短路电流的上升率越大，电磁脱扣跳闸时间也将越短，因而大电流脱扣主要用于近端短路保护。
而对于短路点在远端的情况下，由于短路电流相对较小，大电流脱扣的时间也较长，甚至于不能有效保护，过流保护虽能有效地保护到线路的末端，但其延时较长，保护的速动性有所降低。
随着近几年我国城市轨道交通的迅速发展，一种反应电流变化趋势的保护，即DDL 保护，又称电流变化率（di/dt）和电流增量（DI）保护，逐渐成为直流牵引网末端短路的主保护。
目前DDL 保护装置仍采用国外引进的保护单元，在国内各地的工程建设中，因各地的实际情况不同，所采用的保护装置也不相同，如上海地铁采用了ADTRANS 的DCP106 保护单元，广州地铁采用了SIEMENS 公司的DPU96 保护单元，津滨轻轨则采用了Secheron 公司的SEPCOS 保护单元，虽然各公司的产品不同，动作逻辑也不尽相同，但是动作原理基本一致。
津滨轻轨接触网因周边环境影响而发生的故障率比地铁及其它城市轻轨要高。
SEPCOS 保护装置具有动作灵敏，可靠系数高，故障判断准确，重合闸次数可调整等优点，非常适合津滨轻轨直流牵引供电系统的运行特点。
2 SEPCOS 装置DDL 保护的动作逻辑直流牵引供电系统不同于交流牵引供电系统，在交流牵引供电系统中利用交流电的特性可以有各种不同形式的保护装置，而直流牵引供电系统机车取流不是总保持在一个水平上，因受到机车起步、加速等操作环节的影响，电流变化频繁而复杂。
所以采用DDL 保护功能，用于牵引直流供电系统中作为主保护，主要就是通过分析电流上升率di/dt，电流增加持续的时间t 和电流增量DI，检测远距离短路故障，其故障电流低于断路器的大电流脱扣整定值。
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1,牵引网的电气特征 2,牵引网保护方式
一,牵引网电气特征 1,牵引网的结构复杂,运行条件较差,因而发生短路故障 的机会相对较多. (1) 工作环境差,受电力机车受电弓的冲击较严重. (2) 结构复杂,要保证高弹性和小驰度,多采用链型悬挂. (3) 铁路站场睛的接触网纵横交错. (4) 接触网穿越铁道的桥梁,隧道,其电净空有限. (5) 接触网的悬挂点多,气侯环境变化大. (6) 接触网工作环境污染较严重. 2,牵引网负荷电流变化剧烈,最大负荷电流很大. (1) 电力机车为移动负荷. (2) 电力机车在供电区间中的分布密度与列车运行图相关. (3) 单台电力机车的取流可达到300～500安培. (4) 列车的牵引重量的改变也会影响电流的变化. (5) 列车运行的坡道也与负荷电流相关.
3,牵引网的阻抗比一般电力系统输电线的阻抗大. (1) 一般输电线路的单位阻抗为0.4/km. (2) 单线牵引网的单位阻抗为0.54/km. (3) 采用BT供电方式的牵引网,由于在回路中串接入 吸流变压器,以及将轨道和大地并联回路线代替,因此,牵 引网的单位阻抗还会增大50%左右. (4) 牵引网阻抗大,所以短路电流小. 4,牵引网的负荷阻抗角较大,短路阻抗角较小. (1) 一般电力系统中的负荷功率因数角,即负荷阻抗角约 为25°左右,而牵引网的负荷功率因角为30°～40°, 计算时多选取为37°. (2) 负荷阻抗角大,是由于功率因数较低形成的,由于电 力机车的功率因数较低. (3) 牵引网的短路阻抗角也比一般输电线路的短路阻抗 角小,其原因是牵引网阻抗中的电阻成分较大,而输电线路 的电阻成分较小.
2,单线双边供电 , (1)在牵引变电所可以采用两段式保护,在分区亭可以采 用一段保护. (2)两段保护的方案有 ① 两段电流保护,I段瞬时速断电流保护,Ⅱ段过电流保护. ② I段瞬时动作电流速断保护,Ⅱ段为方向性距离保护. ③ 两段距离保护. (3)动作时限 第I段为固有动作时限,第Ⅱ段取0.3～0.5秒. . . (4)阻抗元件接线 Uj=Uca Ij=-Ib 3,复线单边供电 , ① 母线附近短路时,保护动作的时间误差. ② 复线牵引网的短路阻抗计算中还应考虑进两条牵引网的 互阻抗.
5,牵引网负荷电流的波形畸变较大. (1)电力机车采用整流器之后,会反逆出大量的三次谐波. (2)三次谐波占基10～13%以上. 二,牵引网保护方式 1,单线单边供电 单线单边供电 (1)电流保护 ① 动作电流 不考虑自起动系数,因为机车为移动负荷. 不考虑返回系数,因为负荷电流大. ②若取灵敏系数1.5,可靠系数1.2 得Ikmin=1.8IFLmax 电流保护的灵敏系数不能满足要求时,只能做为辅助保护. (2)距离保护 在电流保护的灵敏性不能满足要求时,可采用距离保护做为 主保护.距离保护应能保护到馈线(牵引网的末端,所以动 作值应按最小负荷阻抗计算,灵敏系数≥1.5,精确工作电 流校验应大于1.5,测量元件应采用带方向性的园特性或四 边形特性元件.
BT供电方式下互阻抗可忽略, AT供电方式下和直供方式下均应考虑在内. ③ 在牵引网末端短路时,保护装置的测量阻抗中的接地电 阻部分会增大2倍.
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