牵引变压器保护双重化

摘要

随着高速铁路的迅速发展，220kV及以上的牵引变压器得到了越来越广泛的应用。牵引变压器作为牵引供电系统中最重要的设备，其保护的可靠性直接关系到牵引供电系统运行的安全稳定性。保护一旦拒动，往往会烧毁变压器，引发铁路停运事故，造成巨大的经济损失。为避免这种情况的发生，确保保护的可靠性，需将双重化应用于牵引变压器保护。目前尚无有关牵引变压器保护双重化的理论研究，因此，本文对牵引变压器保护双重化进行了系统的分析及设计。
　　 牵引变压器保护双重化的配置分为两部分:保护回路的设计和保护原理的选择。本文首先阐述了电力变压器和牵引变压器保护双重化的研究现状。然后根据保护双重化的要求，对保护回路中的一次设备和二次设备进行了设计，选定了电压互感器、电流互感器、断路器、保护装置以及直流电源系统的配置方案，并最终给出了牵引变压器保护双重化中保护回路的设计方案。
　　 能否正确判别励磁涌流在很大程度上影响了继电保护的可靠性。二次谐波制动是目前应用最广泛的涌流制动原理，但其在某些工况下易将故障电流判别为励磁涌流，造成保护拒动。因此，在双重化保护中有必要选择一种有效的涌流制动原理弥补这种缺陷。本文以V/x接线的牵引变压器为例，针对牵引变压器的主保护，通过在MATLAB仿真，对比分析出二次谐波制动原理、波形对称原理和小波分析原理的优缺点，选择了适合牵引变压器双重化保护的原理配置，即二次谐波制动的比率差动保护和波形对称原理制动的比率差动保护。
　　 在RTDS中搭建了牵引变电所模型，通过仿真计算验证了模型的正确性。利用RTDS的闭环测试功能，在RTDS仿真平台模拟牵引变压器空载合闸、带故障的空载合闸以及正常运行时的区内故障，验证了牵引变压器双重化保护的可靠性，为后续对牵引变压器保护双重化的研究提供了一定的理论依据。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 变压器保护双重化研究现状

1．2．1 电力变压器保护双重化研究现状

1．2．2 牵引变压器保护双重化研究现状

1．3 本文主要工作

第2章 牵引变压器保护双重化配置设计

2．1 变压器保护回路简介

2．2 一次设备的配置

2．2．1 电流互感器

2．2．2 电压互感器

2．2．3 断路器

2．3 二次设备的配置

2．3．1 保护装置选择

2．3．2 直流电源系统配置

2．4 双重化方案选择

2．5 本章小结

第3章 双重化保护的励磁涌流制动原理配置选择

3．1 牵引变压器励磁涌流产生的机理与特点

3．2 牵引变压器励磁涌流制动原理

3．3 励磁涌流制动原理性能比较

3．3．1 空载合闸

3．3．2 带故障空载合闸

3．3．3 含补偿电容时接地故障

3．4 双重化保护的励磁涌流制动原理选择

3．5 本章小结

第4章 基于RTDS的牵引变电所建模及仿真验证

4．1 RTDS的结构

4．1．1 硬件构成

4．1．2 软件构成

4．1．3 RTDS闭环测试

4．2 牵引变电所模型

4．3 牵引变压器短路计算

4．3．1 电路模型

4．3．2 短路计算

4．4 基于RTDS的牵引变电所仿真

4．4．1 空载运行时仿真分析

4．4．2 短路故障仿真分析

4．5 本章小结

第5章 基于RTDS的牵引变压器保护双重化闭环测试

5．1 变压器保护装置闭环测试硬件连接

5．2 闭环测试

5．2．1 空载合闸

5．2．2 带故障空载合闸

5．2．3 含补偿电容时接地故障

5．3 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文