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湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文）

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13.5IIP?1T?P10

非常反时限：

极度反时限：

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其中，t—动作时间；Tp—时间整定值；Ip—电流整定值；I—故障电流、在一定程度上，反时限过电流保护具有三段过电流保护的功能：近处故障时动作时限短，远处故障时动作是自动加长，可以同时满足速动性和选择性的要求。反时限保护的启动门槛电流为1.1Ip，如果电流小于1.1Ip持续一个周波以上，保护返回。当保护电路为定值20倍或者20倍以上时，保护按照定时限动作，计算用的保护电流定值的20倍。

3.3.5 过热保护

电气化铁道的发展方向是高速、重载。在高速、重载的情况下要求接触网具有高度的稳定性，只有高度的稳定性才能保证接触悬挂不变形，才能保证稳定的受流质量，才能保证高速重载列车的正常运行。高速重载列车的单车牵引电流较大，在300—350Km/h时可达到600～1000A，接触网在长期大电流的情况下发热，张力降低，稳定性下降，从而影响到高速重载铁路的正常运行，因此需要设置热过负荷保护完成对接触网的保护。

馈线热过负荷保护的动作原理主要是通过采集外界环境温度和接触线电流，通过内部程序计算，将计算结果与接触线的固有特性相比较，如超出规定值便发出报警、跳闸命令，从而达到保护接触网的目的。

动作原理：馈线热过负荷的两个基本元素为外界环境温度和负荷电流。外界环

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境温度的测量通过一个温度传感器完成，将测量的外界温度转化为电流信号输入到保护装置。当检测到外界温度超过正常范围时，闭锁温度输入，并保留上一次的测量值。保护装置采集外部接触线流过的电流，通过内部运算程序计算出接触线的温度，当计算的温度超过设定的跳闸温度时，启动跳闸回路，跳开馈线断路器。当计算的温度超过设定的报警温度时，发出报警信号。保护在不同电流情况下的跳闸时间由下式计算：

式中，I为接触网负荷电流；In为接触线允许持续电流；Tate为外界环境温度；Tn为额定电流时接触线温升界限；To为t0时刻的接触线温度；Tend为接触线设定的跳闸温度；K为修正参数；?为设定的接触线时间常数。

保护整定：馈线热过负荷保护的对象是接触线，接触线有其自身的热特性，动作特性是一条自然对数的反时限曲线，这就要求保护装置整定的曲线与接触线的固有曲线进行配合，同时还应与馈线的电流保护进行配合。保护整定的项目和参数有：?整定范围为2～15min；Ｋ整定范围为1～3；Tate、Tn和Tend根据接触线的固有特性整定。

3.3.6 自动重合闸

装置可设一次自动重合闸，当馈线发生瞬时性故障时，经过重合闸整定时间，装置发出合闸命令，保证了牵引系统的供电质量；当发生永久性故障时，重合闸后，可由过电流、阻抗Ⅱ段或阻抗III段保护进行加速跳闸，保证快速切除故障线路。为保证手动合闸在故障线路时保护不重合闸，所以保护设有重合闸充电时间，重合闸充电时间可以整定。重合闸失败后，装置闭锁手动合闸。闭锁手合时间可以整定。当馈线发生大电流短路时装置具有大电流闭锁重合闸功能。 １、快速自动重合闸

在装置自动重合闸功能开放的情况下，如果检测到线路故障，同时启动故障检测周期与快速自动重合闸的执行周期。如果系统在快速重合闸执行周期内发出跳闸命令，则自动重合闸动作进入延时准备状态。如果重合闸在延时阶段没有被中断，且保护跳闸已经完成，断路器处于合闸准备状态，就可以发出重合闸命令，并开始进入复原倒计时状态同时自动取消启动延迟重合闸程序（在设置该功能的情况下）。在复原倒计时阶段没有故障发生，整个重合闸即宣告完成，此时系统输出重合闸成功信息所有功能恢复原设定状态。 ２、延迟自动重合闸

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在快速重合闸执行后的系统复原时间内，故障检测部分发现故障未被解除，此时故障信息再次引起跳闸并取消正在进行的复原倒计时状态，系统进入延迟重合闸动作倒计时状态，这段时间完成后，系统将发出合闸命令，再进行一次重合。延迟重合闸命令发出后，系统再次进入复原倒计时，如果在复原倒计时期限内故障己经消除，则重合闸循环已经完成，系统发出重合闸成功信息。如果在系统复原倒计时期限内故障依然存在，则系统启动最后跳闸并发出重合闸失败信息（以上步骤是指只设置了一个自动重合闸循环）。图3.18为一次自动重合闸功能框图，HWJ为合闸位置继电器接点开入，TCD为重合闸充电时间，TCH为重合闸时间。

图3-14 一次自动重合闸功能框图

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总结

本文对牵引变电所变压器保护和馈线保护这两个模块进行了研究，分析了牵引供电系统的构成，牵引变电所的供电方式，以及电气化铁路的负荷特点。

电气化铁路由于其负荷具有冲击性、移动性、电流变化范围广、励磁涌流大、高次谐波含量高等不同于一般负荷的特点，而且供电方式采用单相供电，故障类型较三相故障简单，所以其保护模块的设计也不同于一般的保护设计，其馈线保护的原理相对于一般变电所来说有所不同。继电保护是一种电力系统的反事故自动装置，它能在系统发生故障或不正常运行时，迅速，准确地切除故障元件或发出信号以便及时处理。可见继电保护是任何电力系统必不可少的组成部分，对保证系统安全运行、保证电能质量、防止故障的扩大和事故的发生，都有极其重要的作用。

本文通过对电气化铁路的牵引供电系统的构成及其负荷特点的分析，以及对电气化铁路直供供电方式的故障类型的研究，在已有馈线保护原理分析的基础上，一定数量的保护装置是完全必要的，以便在短路事故发生后一次设备尚未破坏的数秒内，切除短路电流，使故障点脱离电源，从而保护短路回路内的一次设备，同时迅速恢复系统其他正常部分的工作。

随着变电站继电保护技术进一步优化，大大提高了整个电网运行的安全性和稳定性，大大降低运行检修人员的劳动强度，继电保护技术将引起电力行业有关部门的重视，成为变电站设计核心技术之一。

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参考文献

[1] 杨新民 . 杨隽琳 . 电力系统微机保护培训教材 . 中国电力出版社 [3] 王梅义 . 高压电网继电保护运行与设计 . 中国电力出版社 [4] 许建安 . 连晶晶 . 继电保护技术 . 中国水利水电出版社 [5] 王梅义 . 电网继电保护应用 . 中国电力出版社

[6] 王维俭 . 电气主设备继电保护原理与应用 . 中国电力出版社 [7] 李光琦 . 电力系统暂态分析 . 中国电力出版社

[8] 成都交大许继电气有限公司 . WXB.65微机馈线保护装置说明书 . 2004

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