長吉城際鐵路接觸網(wǎng)AT供電方式故障測距的分析

錢平慎

沈陽鐵路局吉林供電段，吉林 132001

長吉城際鐵路接觸網(wǎng)AT供電方式故障測距的分析

錢平慎

沈陽鐵路局吉林供電段，吉林 132001

AT供電方式是目前我國高速鐵路采用的主要供電方式。本文通過對AT供電方式故障測距原理的分析，結(jié)合長吉城際鐵路實(shí)際運(yùn)行中的故判數(shù)據(jù)，提出了故障測距失效的原因以及關(guān)于故障測距的體會。

接觸網(wǎng)； AT供電；故障測距

OCS；AT power supply；faulty location

長吉城際鐵路是沈陽鐵路局第一條采用AT供電的高速城際電氣化鐵路，連接長春、吉林兩大城市及龍嘉機(jī)場車站。接觸網(wǎng)一旦發(fā)生供電事故、故障，導(dǎo)致動車組停車，會嚴(yán)重干擾正常運(yùn)輸秩序，造成不良的社會影響。因此，實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)故障的精確定位，對于快速排除故障，縮短故障搶修時(shí)間具有十分重要的意義。

1 AT供電方式

AT供電方式是20世紀(jì)70年代才發(fā)展起來的一種供電方式。這種供電方式每隔10公里左右在接觸網(wǎng)與正饋線之間并聯(lián)接入一臺自耦變壓器，變壓器中性點(diǎn)引出與鋼軌和大地連接，如圖1所示。

AT供電方式無需提高牽引網(wǎng)的絕緣水平即可將牽引網(wǎng)的電壓提高一倍，而線路電流為負(fù)載電流的一半，所以線路上的電壓損失和電能損失大大減小。接觸懸掛上的電流與正饋線上的電流大小相等，方向相反，其電磁感應(yīng)相互抵消，對其他通信設(shè)備干擾大幅度減小。因AT供電方式的供電電壓高、線路電流小、阻抗小、輸出功率大，使接觸網(wǎng)有較好的電壓水平，能適應(yīng)高速大功率電力機(jī)車運(yùn)行的要求。

圖1 AT供電方式示意圖

2 故障測距概況

長吉城際鐵路在各變電所、AT所、分區(qū)所配置了WCK-892GC AT故障測距裝置，基于遠(yuǎn)動通道實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，由變電所饋出線處的測距裝置進(jìn)行測距運(yùn)算，能對牽引網(wǎng)故障類型（T-R、F-R、T-F）和故障方向（上、下行）進(jìn)行判斷。

3 故障測距原理

變電所常用的接線方式如圖2所示。當(dāng)接觸網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，牽引變電所饋線斷路器及AT所、分區(qū)所斷路器跳閘，然后牽引變電所饋線斷路器重合，若瞬時(shí)性故障，重合成功。AT所、分區(qū)所斷路器通過檢壓合閘或電調(diào)遠(yuǎn)動合閘。變電所、AT所、分區(qū)所三處的吸上電流分別為

圖2 變電所常用接線方式示意圖

4 AT供電方式下故障測距失效原因分析

4.1 AT變未投入

由于吸上電流法需要根據(jù)牽引所及AT所、AT分區(qū)所吸上電流的大小，來判斷故障距離，如果AT變未投入，牽引變電所無法采集吸上電流進(jìn)行AT法測距計(jì)算。

4.2 AT所或AT分區(qū)所通道故障

由于在故障發(fā)生時(shí)，AT所或AT分區(qū)所由于通道故障，未及時(shí)將故障電流數(shù)據(jù)回傳至牽引變電所，導(dǎo)致牽引變電所AT故障測距裝置無法根據(jù)吸上電流判斷故障距離。這時(shí)故測裝置給出的故障距離都是3km。

4.3 越區(qū)供電時(shí)相鄰供電臂故障

當(dāng)本所越區(qū)供電至相鄰所時(shí)，在鄰所供電臂發(fā)生故障時(shí)，該供電臂AT所及AT分區(qū)所的故障電流會回傳至相鄰牽引變電所，而不回傳至本所，導(dǎo)致故障測距裝置無法正常工作。

4.4 接觸懸掛或正饋線斷線

當(dāng)正饋線或接觸線發(fā)生斷線故障時(shí),由于故障時(shí)的供電方式發(fā)生變化, AT變壓器由于缺相而無法正常工作，導(dǎo)致故障時(shí)無吸上電流，此時(shí)牽引變電所內(nèi)相關(guān)饋線斷路器跳閘，故障測距裝置僅接收到本所故障電流，而造成故障測距不準(zhǔn)確，嚴(yán)重時(shí)誤差可達(dá)1個(gè)AT間隔。

4.5 參與故障測距的電流互感器發(fā)生故障

吸上電流法是根據(jù)故障時(shí)牽引變電所牽引變壓器及相關(guān)饋線的AT變壓器吸上電流的大小來判定故障距離的，當(dāng)相關(guān)電流互感器發(fā)生故障時(shí)，會導(dǎo)致故障測距裝置無法正常工作。

4.6 故障測距裝置自身故障

由于故障測距裝置本身發(fā)生故障，無法進(jìn)行故障測距計(jì)算，導(dǎo)致故障測距失效。

5 關(guān)于故障測距的幾點(diǎn)體會

總結(jié)分析長吉城際鐵路開通以來發(fā)生的各次跳閘故障測距給出的故障距離、故障類型、故障電流以及實(shí)際故障地點(diǎn)，對于今后提高故障測距精度，判斷分析故障地點(diǎn)，合理確定故障處理方式，有如下體會：

5.1 要積累數(shù)據(jù)，及時(shí)修正參數(shù)

要提高故障測距精度，應(yīng)在聯(lián)調(diào)聯(lián)試期間對所有供電臂進(jìn)行起點(diǎn)金屬性和非金屬性以及末端金屬性短路試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，修改故障測距中設(shè)置的各項(xiàng)參數(shù)，提高故障測距裝置的精度。在開通運(yùn)營后，要注意總結(jié)積累每次跳閘后的故測距離、實(shí)際故障距離以及電流參數(shù)，及時(shí)修改故障測距參數(shù)，提高故障測距精度。以F線故障為例，雙吉牽引變電所211饋線短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1：

表1 雙吉牽引變電所211饋線F線短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)

F線故測距離與實(shí)際距離相差424米。2011年10月18日，雙吉牽引變電所211斷路器發(fā)生跳閘，故障類型F線，故標(biāo)距離K82＋416，實(shí)際距離K82＋243，誤差只有173米。

5.2 根據(jù)故障電流判斷故障地點(diǎn)

總結(jié)多次跳閘的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，當(dāng)故障測距裝置由于各種原因而造成誤報(bào)（即報(bào)出無效數(shù)據(jù)時(shí)），我們可以根據(jù)各牽引變電所、AT所、分區(qū)所所吸的故障電流的大小以及AT所、分區(qū)所斷路器跳閘情況，對故障區(qū)段及故障類型進(jìn)行初步判定。當(dāng)多次跳閘重合，且故障測距給出的電流數(shù)值及故障類型基本相同時(shí)，可以判斷多次跳閘一定是同一地點(diǎn)供電設(shè)備原因引起的，如表2。

表2 雙吉牽引變電所212跳閘數(shù)據(jù)

以長吉城際雙吉牽引變電所212斷路器3月13日和4月6日發(fā)生的兩次瞬間跳閘為例，兩次故障各種電流基本一致，根據(jù)牽引變電所和所1吸上電流，可以判斷故障點(diǎn)在雙吉牽引變電所和所1之間，且距雙吉牽引變電所較近。最后經(jīng)檢查，故障點(diǎn)在K93＋660，故障點(diǎn)距離雙吉牽引變電所只有1400米。

5.3 故障測距的重召

當(dāng)測距裝置在故障發(fā)生后，若判定某一所通道故障時(shí)，會發(fā)出自動重召命令，對故障后的數(shù)據(jù)進(jìn)行重召，若此時(shí)，通道恢復(fù)，則給出新的故障測距數(shù)據(jù)，可能與上一次給出的數(shù)據(jù)不同，故障查找時(shí)，應(yīng)以重召給出的故障距離為準(zhǔn)。

5.4 F線故障

當(dāng)牽引變電所發(fā)生跳閘故障，如重合不成功，且故障測距裝置給出的故障類型為F型，可以將該供電臂F線切除，退出AT變，變?yōu)橹惫┓绞?，恢?fù)列車正常運(yùn)行。根據(jù)長吉城際列車運(yùn)行圖，當(dāng)牽引變電所采用直供方式后，末端網(wǎng)壓仍然不低于26kV，完全能夠滿足動車運(yùn)行需要。

5.5 AT測距法失效采用阻抗法測距

AT供電方式正常采用的是吸上電流法的故障測距，但通過實(shí)際運(yùn)行和前面的分析，許多情況下AT測距法失效，尤其是當(dāng)正饋線或接觸線發(fā)生斷線故障時(shí), AT故障測距失效，故標(biāo)距離與實(shí)際距離相差太大，影響故障查找和搶修。因此，必須在AT測距法失效的情況下，投入阻抗法測距。

牽引變電所、AT所、分區(qū)所各個(gè)特殊點(diǎn)發(fā)生故障，該點(diǎn)吸上電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其余地點(diǎn)的吸上電流，且在AT所及AT分區(qū)所附近短路時(shí)，由于該處離AT變壓器較近，由該AT變吸上電流經(jīng)T線和F線返回牽引變電所，此時(shí)T線與F線吸上電流占故障電流的比例較大，且大小基本相同，故在牽引變電所報(bào)出的故障類型多為未知或TF型，此時(shí)，只有將該所的吸上電流綜合考慮，才能判定具體故障類型。

6 結(jié)語

本文結(jié)合長吉城際鐵路供電設(shè)備運(yùn)行情況，對AT供電方式故障測距進(jìn)行了分析，對提高故障測距精度和故障查找的一些體會進(jìn)行了闡述。提高故障測距精度，必須在運(yùn)行過程中，不斷積累故障數(shù)據(jù)，不斷對故障測距裝置進(jìn)行修正，并在實(shí)際故障查找過程中不斷積累經(jīng)驗(yàn)。

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AT power supply is the main style in present of the high-speed railway in china. By analyzes fault location principle of AT power supply in the article, with fault location data in operation maintenance of changchun-jilin inter-city high-speed railway, the invalid reason of fault location and experience fault location is proposed.

U226.8+1

C

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.08.048

錢平慎（1976～），男，研究生，工程師。