牵引供电系统异相短路继电保护技术的研究

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按照牵引供电网和电力机车运行要求,在电力机车通过电分相时,必须断电运行,即在过电分相前将电力机车主电路与牵引供电网断开,机车依靠惯性惰行通过电分相,之后再将电力机车主电路接入牵引供电网。如果电力机车不断电通过牵引供电系统的电分相时,受电弓飞弧最终可能导致异相短路。由于电弧电阻非线性、时变性、高阻的特点,使得常规原理馈线保护中的阻抗保护、电流速断保护往往不能正确动作。电弧是一种强功率的自持放电现象,较低的电压就能维持相当长电弧的稳定燃烧,而在其高温作用下接触导线可能断线,所以这种故障的危害是非常大的。本文分析了牵引供电系统异相电弧短路的形成机理,分析了电弧的动态特性,通过计算得知电分相处发生异相短路时,牵引供电系统的速断保护拒动。现行的牵引供电系统的继电保护设置还不够完善,有必要在电分相处设置专门的异相短路保护。由于电弧电阻是一个很复杂的量与所处环境、气候、温度等许多因素有关,还有电弧长度的不确定性,再加上牵引供电系统负荷的复杂多变,很难合理地设置准确的电参量作为异相短路继电保护的整定值,它既要保证在异相短路发生时能够迅速动作切除故障,还要保证在正常运行时虽然各种电参量大范围的变化但是不会发生误动作。针对电弧引发异相短路时电分相处接触导线的温度会迅速升高的特点,本文提出了根据温度的变化判断电分相处是否发生电弧引起的异相短路,增设以温度作为判据的新的异相短路继电保护策略,提出了两个方案并对它们做了分析研究。
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