京滬高鐵先導(dǎo)段接觸網(wǎng)短路電流試驗方案及效果分析

殷 浩 上海鐵路局安全監(jiān)察室

呂忠友 上海鐵路局徐州供電段

京滬高速鐵路是客運專線鐵路網(wǎng)規(guī)劃四縱四橫快速客運網(wǎng)中的南北向主骨架，正線全長1318km。在其牽引供電系統(tǒng)設(shè)計中，高速正線采用2×25 kV AT供電方式，全線共設(shè)置27座牽引變電所，26處分區(qū)所，50處AT所和1處開閉所。其中的棗莊-宿州被鐵道部確定為工程的先導(dǎo)段，長約130km。先導(dǎo)段采用了大量新技術(shù)、新材料、新施工工藝。在前期驗收的基礎(chǔ)上，路局決定在先導(dǎo)段進(jìn)行接觸網(wǎng)短路試驗，以對牽引變電供電部分技術(shù)性能進(jìn)行驗證，確保工程的可靠性。

1 短路電流試驗的必要性

牽引供電系統(tǒng)保護(hù)裝置功能及保護(hù)動作順序能否實現(xiàn)設(shè)計要求，要通過試驗來進(jìn)行，只有各項技術(shù)指標(biāo)都達(dá)到了設(shè)計要求，設(shè)備才能投入使用。特別是京滬高鐵設(shè)計速度高，牽引電流大，采用新設(shè)備多，因此為檢驗牽引供電系統(tǒng)保護(hù)裝置功能及保護(hù)動作順序，驗證接觸網(wǎng)故障點標(biāo)定裝置的正確程度，路局決定在先導(dǎo)段進(jìn)行短路電流試驗，以對上述指標(biāo)進(jìn)行測試（同時進(jìn)行綜合接地和電磁兼容測）。

2 短路電流試驗內(nèi)容

為更好的理解短路電流試驗內(nèi)容，在介紹其試驗內(nèi)容之前，對AT供電作簡要介紹。

2.1 AT供電方式簡介

AT供電方式既為自耦變壓器供電方式，該供電方式是在牽引網(wǎng)內(nèi)增設(shè)一條正饋線F，每隔一定距離在接觸網(wǎng)和正饋線中并入一臺繞組匝數(shù)比為1:1的自耦變壓器。AT供電方式不僅減少了對臨近通訊線路的干擾影響，而且對牽引供電系統(tǒng)有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，已經(jīng)被許多發(fā)展電氣化鐵路的國家所采用。AT供電方式的原理圖如圖1。

圖 1 AT供電方式原理圖

2.2 短路電流試驗內(nèi)容

測試接觸網(wǎng)人工短路狀態(tài)下的牽引所、分區(qū)所、AT所接觸網(wǎng)短路電壓、電流參數(shù)，計算各AT吸上電流比，分析短路點接觸網(wǎng)阻抗。測量短路時鋼軌和貫通地線電流，鋼軌和貫通地線對地電位，測量信號電纜外皮回流、芯線感應(yīng)電動勢有效值和鋼軌差模電壓瞬時波形（注：綜合接地和電磁兼容短路試驗數(shù)據(jù)由鐵科院通信測試人員另行分析）。

3 短路電流試驗方案

3.1 準(zhǔn)備工作

3.1.1 嚴(yán)密組織

因現(xiàn)場需要進(jìn)行接地短路，存在較大的安排隱患，為確保安全及試驗的順利進(jìn)行，路局專門下發(fā)了通知，并召集鐵科院、安監(jiān)室、電務(wù)處、工務(wù)處，徐州供電段，蚌埠工務(wù)段，徐州電務(wù)段，南凱公司等相關(guān)部門多次開會討論，確定了分工，不斷優(yōu)化試驗方案，為試驗的順利進(jìn)行做了充分的準(zhǔn)備。

3.1.2 確定試驗時間、地點

試驗時間：2011年3月07日,9:00--16:00。

試驗地點：桃溝牽引所～大贠家分區(qū)所間（京滬高鐵707、708供電單元，徐州東---宿州東----大贠家區(qū)間上、下行線，公里標(biāo) K748＋949--K775＋921）。

3.1.3 確立試驗方案

（1）確認(rèn)牽引所、分區(qū)所、AT所保護(hù)全部可靠投入，按要求投入使用所有牽引變壓器保護(hù)，并由電化局提供校驗報告。確認(rèn)故標(biāo)及保護(hù)裝置定值完整及接觸網(wǎng)單位阻抗值正確。

（2）短路試驗前撤除牽引所備自投裝置。

（3）確認(rèn)牽引所、分區(qū)所按設(shè)計規(guī)定的并聯(lián)供電方式供電，短路試驗前，由供電調(diào)度依次操作大贠家分區(qū)所273DL、274DL、2731GK、2741GK、253DL、254DL、2531GK、2541GK 至分位，大贠家分區(qū)所暫停向蚌埠南方向供電（京滬高鐵709、710供電單元停電），在試驗結(jié)束后709、710供電單元恢復(fù)供電。

（4）確認(rèn)變電所監(jiān)控系統(tǒng)具有故障錄波功能，可對短路試驗進(jìn)行錄波；打印機(jī)工作正常，可對短路試驗結(jié)果進(jìn)行打印。

3.2 短路試驗方法

在接觸網(wǎng)作業(yè)車上設(shè)斷路器（不設(shè)繼電保護(hù)），接觸網(wǎng)作業(yè)車停放在短路點，接觸網(wǎng)、正饋線經(jīng)斷路器與鋼軌短接，在牽引所合閘接觸網(wǎng)帶電后，現(xiàn)場短路點斷路器閉合，形成接地短路。原理及現(xiàn)場實際接線如圖2。

圖2 永久性短路連接原理圖

3.3 接觸網(wǎng)短路試驗過程

短路操作方式：短路點接觸網(wǎng)T線、F線經(jīng)現(xiàn)場開關(guān)接地，變電所向接觸網(wǎng)送電后，現(xiàn)場開關(guān)合閘，形成T線或F線對地短路。

第一次：桃溝變電所（K748＋161）～K771＋203，365＃ 支柱（下行線K771＋203）接觸網(wǎng)永久性短路1次、重合閘后上、下行分開供電，直供方式下短路。

結(jié)果：記錄成功、重合閘成功、保護(hù)動作正常。

第二次：桃溝變電所（K748＋949）～K771＋260，367＃支柱間上行F線永久性1次、重合閘后上、下行分開供電，直供方式下短路。

結(jié)果：記錄成功、重合閘成功、保護(hù)動作正常。

3.4 接觸網(wǎng)短路試驗測試結(jié)果分析

兩次接觸網(wǎng)人工短路測試統(tǒng)計分析結(jié)果見表1～表4。

表1桃溝所第一次短路（T－R）試驗波形記錄測試結(jié)果與故標(biāo)輸出比較

表2桃溝所第二次短路（F－R）試驗波形記錄測試結(jié)果與故標(biāo)輸出比較

表3桃溝所第一次重合閘短路（T－R）試驗波形記錄測試結(jié)果與故標(biāo)輸出比較

表4桃溝所第二次重合閘短路（F－R）試驗波形記錄測試結(jié)果與故標(biāo)輸出比較

4 短路試驗結(jié)論及改進(jìn)建議

4.1 桃溝牽引所饋線4次短路及重合閘試驗結(jié)果

（1）牽引所、AT所、分區(qū)所繼電保護(hù)裝置能夠正確發(fā)揮保護(hù)功能，達(dá)到了設(shè)計要求。

（2）故標(biāo)裝置提供的短路電流、電壓數(shù)值、相位及阻抗值與錄波裝置的分析結(jié)果一致，基本可以滿足牽引供電故障測距要求。

（3）直供方式上、下行分開供電模式的接觸網(wǎng)短路，故障點標(biāo)定裝置計算了接觸網(wǎng)阻抗，但沒有計算故障距離（均顯示 25.49 km）。

（4）AT全并聯(lián)供電方式的吸上電流比，能夠提供測距數(shù)值，2次T線短路測距誤差為：1.5 km、1.6 km；2次F線短路測距誤差為：0.52 km 、0.11 km，F(xiàn)線短路測距精度明顯高于T線短路測距精度。

4.2 改進(jìn)建議

（1）設(shè)備管理單位根據(jù)本次短路試驗結(jié)果，對故標(biāo)裝置參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

（2）要想得到準(zhǔn)確的故障測距數(shù)據(jù)，需要在區(qū)間進(jìn)行多點多次短路試驗，以找出饋線長度比例系數(shù)，對故障測距參數(shù)進(jìn)行修正。