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地铁牵引供电系统继电保护整定配合研究
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更新于2024-06-24
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"基于地铁牵引供电系统的继电保护整定配合研究毕业设计.docx" 这篇毕业设计主要探讨了城市轨道交通中直流牵引供电系统的继电保护整定配合问题。牵引供电系统作为城市轨道交通的基础,为电力列车提供动力,确保列车正常运行。在直流牵引供电系统中,保护装置对于系统的安全可靠至关重要,它包括牵引整流机组保护和直流馈线保护两大部分。 首先,设计介绍了直流牵引供电保护系统的基本概念,涵盖了电流、电压和阻抗参数的测量。当前,直流供电系统的保护研究重点在于提高系统稳定性和安全性。接着,详细讨论了牵引整流机组的工作原理和接入输出情况,以及如何进行直流系统短路计算,包括计算的意义、内容和方法,这些都是分析保护策略的基础。 在直流牵引供电系统保护部分,论文阐述了直流系统保护的必要性及其基本工作原理,同时提出了保护系统应满足的要求。介绍了几种常见的保护措施,如大电流脱扣保护、电流上升率保护(di/dt)、电流增量保护(ΔI)、过流保护和双边联跳保护等。此外,还详述了地铁牵引供电系统保护整定配合的重要环节,包括死区问题的分析,特别是单边供电和双边供电情况下的死区分析,以及列车主保护在断弧时可能形成的死区。保护整定配合的基本原则旨在消除这些潜在的风险点。 最后,论文涉及了框架故障保护和轨电位限制装置。框架泄漏保护装置和钢轨电位限制装置的整定值设置及其相互配合,旨在防止设备故障和确保人员安全。这些装置的配合工作有助于提升整个系统的故障响应能力和稳定性。 这篇设计深入研究了地铁牵引供电系统中继电保护的配置和整定,旨在优化保护策略,减少故障风险,确保地铁运营的安全和高效。通过理论分析与现场数据相结合,为实际工程提供了有价值的参考。
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速开关尚未国产化,难于找到很好的配套厂家;另外,缺乏大量的现场实测数据
来检验所提原理和研制的保护的可行性。
2 直流牵引供电系统短路计算
城市轨道交通直流牵引供电系统短路计算具有供电电源多、供电方式多、供
电回路多和回路参数多等特殊性,所以对直流牵引供电系统短路不能直接套用一
般的交流短路计算方法。而应根据直流牵引供电的特点,建立数学模型,利用基
本电路定律,推导出一套符合短路试验结果、适合于工程设计的计算公式。这其
中最关键的是直流牵引双边供电等效电路模型的建立。
在分析直流牵引供电系统短路计算之前,有必要对牵引整流机组和直流主接
线做简单的介绍。
2.1 牵引整流机组
城市轨道交通直流牵引变电所的主接线,包括交流 10kV—35kV 受配电系统
和直流 0.75kV—1.5kV 受馈电系统两部分,整流机组(整流变压器—整流器组)
则是作为交、直流系统变换的重要环节设置的。
2.1.1 牵引整流机组原理
为了提高功率因数,降低牵引变压器网侧线电压波形畸变,以减少对电网的
干扰,以及降低输出直流电压的纹波系数,城轨供电系统中的牵引整流机组采用
两台三绕组 12 脉波整流变压器并联运行,构成等效 24 脉波整流电路。
单台整流器由两个三相 6 脉冲全波整流桥组成,其中一个整流桥接至牵引变
压器阀侧星型绕组,另一个整流桥接至牵引变压器阀侧三角形绕组。因为每台牵
引变压器阀侧星型绕组和三角形绕组相对应的线电压相位错开 ,两个整流桥
并联连接构成 12 脉波整流,如图 2-1 所示。
等效 24 脉波整流由两台整流器构成,它们可以并联工作,也可以串联工作。
两台牵引变压器的网侧绕组采用延边三角形移相的方法,相对于交流线电压,一
台牵引变压器网侧星型绕组移相 ,另一台移相 ,则两台牵引变压器
网侧电压相位差为 ,而合成后其阀侧星型和三角形绕组的线电压相位差为 ,
经整流后输出 24 脉波电压。
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(a) 12 脉波整流机组电路图
(b) D/dy11 整流变压器绕组电压矢量图 (c) 12 脉波整流绕组导电顺序图
图 2-1 12 脉波整流机组电路和矢量图
2.1.2 牵引整流机组的接入与输出
(1) 整流机组接入方案综述
城市轨道交通牵引整流机组挂接在 35kV 供电网上,其接线形式一般有母线
分段和母线不分段两种。为保证并联时直流电压相等和负荷分配均匀,消除环流,
一般采用母线不分段,以确保两整流机组输入一致性的要求。国外大型整流机组
一般均接在一条母线上。
(2) 整流机组的输出
国内外与 750V 直流母线的连接方案,包括与正极母线和负极母线的连接。
整流器正极通过直流断路器与 DC750V 母线相连,负极通过隔离开关与负极柜中
的负母排连接。直流母线采用单母线接线形式。正线牵引变电所采用四路馈线向
接触轨双边供电。上(下)行左右臂之间设电动隔离开关,以实现牵引变电所解
列时相邻牵引变电所的越区供电。DC750V 馈线开关采用直流快速断路器。直流
750V 正母线对地间设置一台避雷器作过电压保护用。
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老帽爬新坡
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