京滬高鐵華苑牽引變電所三起跳閘故障分析

李 瑞，肖世輝

?

京滬高鐵華苑牽引變電所三起跳閘故障分析

李 瑞，肖世輝

對京滬高鐵華苑牽引變電所3起跳閘故障進行了原因分析，通過改進措施的實施，驗證了分析的正確性。

AT供電；京滬高鐵；跳閘分析；吸上電流比

0 引言

京滬高速鐵路（簡稱京滬高鐵）作為京滬快速客運通道，線路由北京南站至上海虹橋站，全長 1 318 km，縱貫北京、天津、上海3大直轄市和冀魯皖蘇4省，是我國“四縱四橫”客運專線網的其中“一縱”，也是我國《中長期鐵路網規劃》中投資規模大、技術水平高的一條線路。京滬高鐵是新中國成立以來一次建設里程長、投資大、標準高的高速鐵路，于2008年4月18日正式開工建設，2011年6月30日通車運營。本文將對京滬高鐵供電系統中華苑牽引變電所的3起跳閘故障進行分析。

1 華苑牽引變電所簡介

京滬高鐵華苑牽引變電所（以下簡稱華苑）位于天津轄區內，采用全并聯AT供電方式（圖1），北京方向供電臂包含曹莊AT所（以下簡稱曹莊）和雙口分區所（以下簡稱雙口），于2011年正式送電開通。

圖1 華苑變電所供電方式示意圖

華苑變電所北京方向供電臂除向京滬正線供電外，還承擔著為京津聯絡線供電的任務，其供電示意如圖2所示。其中曹莊AT所W01和W02常閉，供01和供03常閉，京津聯絡線W131和W132常開。

圖2 華苑變電所北京方向供電示意圖

2 故障情況

華苑牽引變電所及相關北京方向所亭于2017年初連續發生3起跳閘故障，分別為：

（1）2017年1月17日，曹莊AT所273阻抗保護Ⅰ段跳閘，故障原因為和諧號列車在京津聯絡線過分段W131時，由于分段兩側壓差造成跳閘；

（2）2017年2月27日，曹莊AT所273、274阻抗保護Ⅰ段跳閘，故障原因為和諧號列車在京津聯絡線過分段W132時，由于分段兩側產生壓差造成跳閘；

（3）2017年4月2日，曹莊AT所271、272失壓跳閘，273、274阻抗保護Ⅰ段跳閘，華苑變電所211、212阻抗保護Ⅰ段跳閘，故障原因為京滬正線上出現異物造成接地短路。

以上3起跳閘都造成曹莊AT所W02接觸網隔離開關（以下簡稱網隔）機構箱浪涌保護器和電源空氣開關燒毀。

結合上述故障信息可看出，2017年4月2日跳閘事件故障點在京滬正線上，曹莊AT所273、274也同時跳閘；3起跳閘事件均造成曹莊AT所網隔W02浪涌保護器和電源空氣開關燒毀。

3 故障分析

（1）針對故障點在京滬正線上，曹莊AT所273、274同時跳閘的分析。

經調查，2017年4月2日華苑211、212阻抗I段跳閘，曹莊271、272失壓跳閘，273、274電流速斷跳閘，3處跳閘均重合閘成功。華苑211、212，曹莊271、272跳閘均為正常保護動作。2017年1月17日和2月27日在分段處受電弓由于W131和W132兩側電壓差發生跳閘后，為了避免分段處兩側電壓差，將供電聯絡線隔離開關W131和W132的原常開狀態改為常閉狀態，故障電流可經由華苑223開關通過曹莊分區兼開閉所231、242和243開關及曹莊AT所的273、274開關，所以當正線發生故障時3個所的開關都會動作。

由供電示意圖（圖2）可知，網隔W131、W132由常開改成了常閉，產生2個嚴重后果：

a.當網隔W131、W132處于分位時，2個分段內任一側發生故障，不會影響另一側的正常運行；當均處于合位時，2個分段構成了一個完整的整體，如果區段任一點發生故障，必將先引起曹莊273、274跳閘，然后華苑211、212跳閘，因此擴大了故障范圍。

b.由于采用AT全并聯供電方式，理想狀況下的吸上電流法故障測距原理如圖3所示。

圖3 AT供電方式下的吸上電流比法

故障距離及漏抗計算式為

當網隔處于合位時，正常供電臂上多了一個大的電流分支，造成故障測距計算（吸上電流比法）誤差過大，影響故障點的查找。

綜上所述，網隔W131、W132應保持常開狀態。

（2）針對3起跳閘均引起曹莊AT所網隔W02浪涌保護器和控制電源空氣開關燒毀的分析。

由于AT供電系統的特殊性，理論上各所回流的80～90%經PW線或NF線回流，10～20%經地網和其他途徑回流。京滬高鐵變電所、AT所和分區所監測數據表明，地回流約占總回流的25%，基本符合理論要求。

京滬高鐵AT區段未設回流NF線，PW線起回流線作用，且PW線支柱底座為非絕緣型。另外，京滬高鐵全線設有扼流變壓器，PW線回流均經扼流變壓器通過吸上電流線流回各供電所亭，以抵消正線的電磁干擾。流經兩鋼軌的牽引電流在軌道絕緣處，因上、下線圈中產生的磁通相等但方向相反，總磁通等于零，其對次級線圈的信號設備不產生任何影響。信號電流因極性交叉，在2臺扼流變壓器中點處電位相等，故不會越過絕緣節流向另一軌道電路區段，而流回本區段，在次級線圈感應出信號電流。扼流變壓器結構如圖4所示。

圖4 扼流變壓器結構

因此，經綜合判斷該故障發生的可能原因為：網隔W02浪涌保護器本身存在缺陷且PW回流通道連接效果較差。如果PW線回流路徑存在問題，將造成接地網和其他途徑的回流比加大。當機車或故障點電流不是由曹莊AT所主供時，因電流很小，對其缺陷浪涌保護器影響較小。但如果發生故障且距曹莊所最近時，即故障電流大部分由曹莊所提供時，故障產生的大電流無法正常通過PW線回流，絕大部分由綜合接地網流回所亭，但由于曹莊網隔W02的流涌保護器存在缺陷，且故障電流總量很大，因此會對浪涌保護器造成影響，導致浪涌保護器和電源空氣開關燒毀。

檢修人員于2017年4月15日對曹莊AT所的集中接地箱數據進行了長時間采集，得到地回流占總回流的85%，據此證明了以上分析的正確性。

經天窗點內上線檢查發現，曹莊所回所扼流變壓器到集中接地箱電纜接頭處銹蝕嚴重，打磨處理后，測得所內地回流和總回流比值恢復正常，同時對曹莊AT所網隔W02整組4支浪涌保護器進行了更換。在該供電臂方向，故障點在曹莊AT所附近發生故障跳閘后，整改效果的有效性得到驗證。

4 結語

京滬高鐵作為中國高鐵的標準樣板，社會影響和政治影響重大，因此在運營維護中出現的各種問題都應該引起技術人員的高度重視，進行系統的分析歸納，不斷總結和積累經驗，以確保高鐵供電安全穩定。

[1] 李群湛，賀建閩. 牽引供電系統分析[M]. 成都：西南交通大學出版社，2007.

[2] 李群湛，連級三，高仕斌. 高速鐵路電氣化工程[M]. 成都：西南交通大學出版社，2006.

[3] 譚秀炳. 交流電氣化鐵道牽引供電系統[M]. 成都：西南交通大學出版社，2002.

Analysis of causes is made for three tripping faults in Huayuan traction substation of Beijing-Shanghai high speed railway; by implementation of measures for improvement, it is verified that the analysis is correct.

AT power supply; Beijing-Shanghai high speed railway; analysis of tripping; suck current ratio

U226.8+1

B

1007-936X(2018)02-0094-02

2017-05-02

10.19587/j.cnki.1007-936x.2018.02.025

李 瑞.中鐵電氣化局集團京滬高鐵維管公司天津維管段，工程師；肖世輝.中鐵電氣化局集團京滬高鐵維管公司天津維管段，工程師。