接触网分相处短路故障的分析与判断方法

接触网分相处短路故障的分析与判断方法摘要：经济在快速的发展，社会在不断的进步，以发生在石太线岩会、井南两 个变电所两次同性质的故障跳闸为例，对变电所两个供电臂接触网分相处发生短 路故障进行理论定性分析及向量图定量分析，找出保护动作、故障标定装置指示 不正常的原因，提出判断变电所两个供电臂接触网分相处发生短路故障的有效方 法，对微机保护装置生产企业和供电段接触网运行工区的运营维护提出建议关键词：牵引变电所；供电臂；接触网；分相；故障判断分析引言随着国内社会经济的快速发展，铁路依照客货运输组织也不断优化，牵引供 电系统作为电气化铁路的关键设备，对运输安全可靠起着重要作用接触网作为 无后备关键牵引供电设备，一旦故障，将会严重影响运输安全一般而言，接触 网线路故障大致可分为瞬时故障和永久故障2 大类型瞬时故障通过重合闸可恢 复供电，但故障点往往是薄弱点，需尽快找到并进行预防性处理，以免二次故障 而危及电力系统的安全稳定运行而当永久故障时，则需迅速查明故障并及时排 除，排除时间的长短直接影响到供电系统送电保障和正点运输安全故障排除时 间越长，则停电所造成的经济损失越大因此，故障的精确定位，不仅对及时修 复线路和保证可靠供电至关重要，而且对铁路运输安全和经济运行都有十分重要 的作用。

1 故障现象2011 年 2 月 2 日 3 时 20 分，某变电所 211、 214 断路器同时跳闸，其中 211 馈线保护中的电流速断、阻抗I段保护同时动作，故障标定装置指示值为：3. 49 km, 26. 24 kV, 4 477 A，3. 4Z 346. 3°Q； 214馈线保护中的电流速断动作，故障 标定装置指示值为：10. 09 km，20. 65 kV，3 770 A，3. 98Z 128. 2°Q；均重合成功 接触网工区夜间巡视没有发现异常，停电检查发现 211、 214 的接触网分相烧伤， 实际故障点距岩会变电所2. 8 km故障发生时12705次电力机车岩会站下行1道 通过 2011年 2月 5日 9时整，井南变电所 211、 214断路器同时跳闸，其中 211 馈线保护中的电流速断动作，故障标定装置指示值为： 4. 602 km， 21. 97 kV 4 204 A，3. 04Z 152. 8° Q； 214馈线保护中的电流速断动作，故障标定装置指示 值为：3. 723 km，26. 97 kV，4 585. 2 A，2. 56Z 344. 2° Q；均重合成功接触网 工区巡视没有发现异常。

停电检查发现 211、 214的接触网分相烧伤，实际故障 点距井南变电所 1. 5 km2 接触网分相处短路故障的分析与判断方法2.1 继电保护动作正确性判断正常情况下，阻抗保护的保护范围在一15〜85°，正常短路故障时短路阻抗 角在65°左右，阻抗I段保护在近端短路时每次都应该动作但从上面的211、 214的动作情况来看，仅岩会变电所211阻抗I段保护正常动作，其他馈线阻抗 I 段保护由于短路阻抗角（128.2°〜344.2°）超出保护范围（一15°〜85°）均没有 动作因此可以断定继电保护动作与正常动作虽然不同，但是继电保护本身没有 问题，动作是正常的2.2 分相短路故障的原因 电力机车过分相时因过电压造成机车放电间隙击穿或机车避雷器动作，短路电流在中性线和带电线间产生电弧，这种故障多在分相处发生关节式分相结构 参数检调时，对于各支柱拉出值的布置往往只关注于满足水平间隙的要求，而忽 略了结构稳定由于机车受电弓快速通过电分相时必将引起线索振动，吊弦在抬 升力的作用下也会松弛鼓肚，这样线索与吊弦间水平距离缩小，极易造成弧光过 电压并可能成为电弧长燃的维持通道，进而烧损线索、吊弦2.3 接触网系统建模及磁场分布目前，牵引供电方式主要有直接供电方式、BT (吸流变压器)供电方式和AT (自耦变压器)供电方式。

高速电气化铁路主要采用直接供电方式和 AT 供电方 式本文采用多物理场仿真软件对这 2 种供电方式的接触网进行建模，通过仿真 结果分析 2 种供电方式的磁场空间分布特性在建立模型时，作以下几个假设：(1) 不考虑接触线形状和拉出值的影响；(2)不考虑空间电磁干扰，包括周围 输电线路电流、钢轨电流等产生的磁场影响；( 3)不考虑大气环境的影响；( 4) 不考虑电力机车通过时对磁场的影响；(5)假设牵引电流只在接触线中流过3 系统组成及工作原理 根据前述方案分析，分支接触网故障精确定位系统由分支故障判别设备、信 息通信设备、监测分析主机系统和故障测距信息提供设备等各部分构成，其中故 障测距信息由综合自动化系统通过远动通道提供接触网故障分析主机根据实际 抢修管理要求可设置在调度所远动主站附近，也可设置在供电段复视系统附近 以接触网故障监测主机设置在供电复视系统区域为例，当现场接触网发生短路故 障时，故障测距结果通过远动通道上传调度主站，调度主站通过通信网络将信息 转发到供电复视终端设备接触网故障分析主机通过接口从供电复视终端取得故 障测距报文，并且同时通过无线网络从沿线设置的分支故障判别设备获得有关接 触网故障信息，利用相关信息进行组合分析，即可得出故障具体位置，可以利用 电子地图和接触网供电图数据库进行信息检索和直观故障显示，为供电抢修提供 依据，同时，系统也可通过 GPRS 接口及时将有关信息以短信形式发送到维护技 术人员的手机上，便于有关人员及时掌握现场设备运行状况。

分支故障判别设备 由故障电流监测单元，当地采集分析单元、无线通信网络及辅助电源单元组成 故障电流监测单元根据不同工作地点安装在隔离开关引线或无分支接触网载流承 力索上，通过内置电路准确检测线路故障电流，并通过射频通信或 Zigbee 方式送 出故障信息故障电流监测单元须躲过机车负荷电流变化影响，通过与设定故障 电流定值比较，且不受谐波电流影响，可以大大减少误动作报警的可能性当地 采集分析单元就近接收报警信息并通过 GSM 通信网络传送到远方监测主机故 障电流监测单元的整定动作值为防止机车负荷影响，不能采用常规的过电流定值， 须考虑接触网短路电流突变及机车负荷特征，即监测单元通过检测供电线路的电 流出现突变增量、随后线路跳闸停电，电流瞬间降为 0，从而判定接触网短路故 障，该突变增量作为短路故障判别门槛定值，并结合电流跌落条件短路故障检 测方法解决了过电流法存在的误报警、漏报警的局限性，适合铁路冲击性负荷现 场应用结语通过对变电所 2 个供电臂馈线断路器同时跳闸分析，找出了变电所两供电臂 接触网分相处短路故障的特点及分析判断方法，对于迅速查找接触网短路故障点 和处理故障有一定帮助同时也说明电抗型故障标定装置存在的一些弱点，因此 建议有关生产企业在生产微机保护时，应考虑变电所 2 个供电臂接触网分相处短 路故障的检测方法，使电抗型故障标定装置功能进一步完善。

如遇同一分相两侧 的馈线同时跳闸时，接触网巡视人员应先赶赴分相处查看设备情况，接触网设备 是否有明显烧伤痕迹，同时座台人员向行车部门了解跳闸时间是否有电力机车通过该分相，并详细记录下疑似机车的机车编号、型号及所属（电力）机务段遇夜间跳闸巡视瞭望受限未发现故障点时，次日白天车间包保干部必须同工区人员 共同巡视故障区间（站场），查找跳闸原因，及时发现设备隐患，确保供电安全参考文献：[1] 简克良•电力系统分析[M] •成都：西南交通大学出版社，1993.[2] 潘启敬.牵引供电系统及电保护[M].北京：中国铁道出版社，1987.[3] TA21型牵引变电所综合自动化系统说明书[M].成都：交大许继电 气有限责任公司， 2009.。