摘要: 通过对东乌铁路AT牵引变压器差动保护方式原理进行分析,研究利用继电保护测试仪对差动保护进行调试。

关键词: ;牵引变压器;差动保护;调试

中图分类号:TM4文献标识码:A文章编号:1671-7597(2010)0220019-02

0 引言

At供电方式的牵引供电差动保护属于主变压器保护,其保护灵敏度要求相当高,为确保整个供电系统运行安全,在设备投运前必须严格检测其保护装置的各项参数和保护性能,但根据以往施工和运行经验,因调试设备性能的缺陷和调试手段的局限性,牵引供电差动保护调试往往存在死区,导致设备在运行中经常出现差动保护误动或拒动现象,有待于进一步研究差动保护装置调试的核心技术。

1 工程概况

新建地方铁路内蒙古东胜至乌海铁路为电气化铁路,采用AT(自耦变压器)供电系统,牵引变压器采用110/2×27.5kV、V/X接线方式,每个牵引变电站设置牵引变压器2台,容量为20MVA,牵引变电所采用安全监控及综合自动化装置。接触网采用双重绝缘、全补偿简单直链型悬挂方式;全线按远动系统设计。每台牵引变压器均设置比率差动保护和差动速断保护。

2供电方式

自耦变压器(AT)供电方式牵引网以2×25kV电压供电,并在网内分散设置自耦变压器降压至25kV供电力牵引用。与接触网同杆架设一条对地电压为25kV但相位与接触网电压反相的“正馈线(F)”,构成2×25kV馈电系统。自耦变压器变比为2:1,其一次绕组接在接触网(T)与正馈线(F)之间,而中性点则接至钢轨(R)。在接触网与钢轨和正馈线与钢轨间形成25kV电压可供电力牵引用电。这种方式可在不提高牵引网绝缘水平的条件下将馈电电压提高一倍,可成倍提高牵引网的供电能力,扩展牵引变电所间距,牵引供电各项技术指标十分优越,特别适用于高速和重载电气化铁路。

3 差动保护接线

4 差动保护公式及参数设置方法

差动保护原理:差动保护装置采用三元件法变压器差动保护原理,设置三段式差动保护。装置采集高压侧电流IA、IB、IC,低压侧电流Ia、Ib,为实现高、低压侧之间的差动电流平衡,电流由低压侧向高压侧平衡,平衡关系为:

差动电流为:

三段式差动保护动作判据:

谐波制动判据:

***各符号意义***

I"a,I"b,I"c为变压器低压侧向高压侧调节平衡后的各相电流相量;

IA,IB,IC,Ia,Ib分别为变压器高、低压侧各相电流的基波电流;

ICDA、ICDB、ICDC分别为变压器各相差动电流;IZDA、IZDB、IZDC分别为变压器各相制动电流;

ICDA2、ICDB2、ICDC2分别为变压器各相差动电流的二次谐波电流;其余符号为定值符号。

差动电流速断保护方框图:

二次谐波制动的比率差动保护方框图:

比率差动保护特性曲线:

5 继电保护测试仪的性能研究

根据对国际市场微电子技术发展水平的实时了解,我们引进了国际先进水平的PWA系列继电保护测试仪。PWA系列测试仪采用最新一代DSP数字信号处理技术以及16位的数模转换和32位的数值计算精度,利用DSP+FPGA构成的数字信号处理系统,使测试仪在小信号输出精度和输出波形方面有了极大的提高和改善。传统的测试装置一般是通过调整装置内部的电位器来实现,因而存在校正工作量大,校正精度受读数等人为因素影响。PWA采用软件自校正,校正时通过数字式标准表的串口连接到计算机,计算机经并口(或USB口)连接到测试仪。校正时,计算机给出电压、电流值到测试仪,同时通过串口自动读取标准表的数据。得出的校正系数下传给测试仪并固化到测试仪的Flash,完成测试仪的精度校正。PWA系列继电保护测试仪还专门提供了便于差动保护试验的六相电流输出。

5.1 差动保护调试试验接线

用测试导线将测试仪的电流输出端子与保护对应端子相连接,将保护的动作接点连接到测试装置的开入端子。在将导线与保护装置端子连接时,确认将试验端子连片打开。

5.2 调试方法与步骤

5.2.1 比率制动特性搜索

对给定范围内的比率制动特性曲线自动进行动态搜索。首先在属性页“特性定义”中设定保护装置的制动特性曲线,测试时以给定制动电流初始值和动作电流的门槛,按步长给定制动电流,变化动作电流,搜索保护动作边界点对应的动作电流;然后按步长给再一制动电流,变化动作电流,再搜索保护动作边界点对应的动作电流;直到制动电流终止值下保护动作边界点对应的动作电流时,试验结束。

5.2.2 谐波制动特性搜索

首先在属性页“测试项目”中选择“谐波制动边界搜索”设定谐波次数,谐波次数中选择二次谐波、三次谐波……,设置谐波和基波之间的角度差。然后在属性页“谐波”中设定保护装置的谐波特性曲线,在“添加序列”的浮动菜单中设定测试范围,对给定范围内的谐波制动特性曲线自动进行搜索。

试验时根据设定的“搜索方式”在输出的一差动电流中逐渐叠加谐波含量,搜索保护动作边界点对应的含谐波分量的动作电流;然后按步长再给定另一差动电流,搜索保护动作边界点对应的含谐波分量的动作电流,直到差动电流终止值下保护动作边界点对应的动作电流时,试验结束。

5.2.3 差动保护比率制动边界搜索结果

6 结论

通过对AT供电方式的牵引供电差动保护装置调试技术的研究,并实现保护装置的成功调试,为东乌铁路的顺利开通和安全运营奠定了坚实的基础。为日后各种供电方式的牵引供电差动保护装置的调试提供了有力的技术支持和经验保障,从根本上保证了电气化铁路运营的安全性。

作者简介:

魏宁彬(1972-),男,本科学历,工程师,中铁一局电务公司分公司经理。