Page 151 - 铁路电力自动化与供电安全问题分析

第四章 铁路供电继电保护研究

动重合闸。不同的是电流速断保护改为了低电压启动的过电流保护，同时一些保护

的保护原理得到了改进。因此，牵引变电所的馈线保护配置发生了如下变化。
1.阻抗保护
与传统AT牵引供电系统相同，高速铁路的牵引变电所同样应设置阻抗保护

作为馈线保护的主保护。由于保护原理的改进，现在的馈线保护装置增加了自适
应判据，即根据电流中的谐波含量自动调节阻抗保护的动作范围。从而提高了保
护的可靠性和故障选择能力，有效避免了负荷情况下保护装置误动作的情况。

自适应阻抗保护的理论基础是：相控整流电力机车负荷电流中含有丰富的奇
次谐波分量，而电力机车通过电分相或空载投入AT，牵引网产生的激磁涌流中
含有丰富的二次谐波分量；为了改善电气化铁路的功率因数，电力机车上设有三
次、五次谐波滤波支路，使得某次谐波的含量降低；电力机车上的滤波支路在实

际运行中，投入与否不确定，单一考察某次谐波含量的大小十分困难且无意义。
因此，采用综合谐波含量，定义K ∑ 为：

式中，I 1 、I 2 、I 3 、I 5 、I 7 分别为基波、二、三、五、七次谐波电流。
正常运行时，牵引负荷电流中含有丰富的奇次谐波含量，则有K ∑ ＞0；当AT

牵引网空载投入（相当于自耦变压器空载投入）和电力机车通过电分相引起励磁
涌流时，则也有K ∑ ＞0。K ∑ ＞0相当于自动收缩阻抗继电器的动作边界。
当发生常规短路故障时，短路电流中也存在一定的谐波含量，但是较负荷电

流要小得多，此时阻抗继电器的动作边界收缩到最小。因此，可以设定短路故障
时电流的综合谐波含量为K ∑d ，当K ∑ ＜K ∑d 时应停止边界的收缩。
高速铁路采用的动车组为交—直—交机车，其负荷的综合谐波含量较小，因
此其阻抗元件的动作边界随综合谐波含量的收缩范围不大。此时为了避免电力

机车通过电分相或AT供电方式下空载投入接触网产生的激磁涌流引起保护误动
作，利用二次谐波进行闭锁，如式所示：

2.低电压启动的过电流保护
由于高速铁路对供电可靠性的要求更高，则对于牵引变电所同时还设置了低

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