趙朝蓬 上海鐵路局供電處

高速鐵路在系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試中至少需選取一個(gè)供電臂按照設(shè)計(jì)的運(yùn)行方式進(jìn)行接觸網(wǎng)短路試驗(yàn)，以驗(yàn)證變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)繼電保護(hù)動(dòng)作的正確性、饋線(xiàn)故障測(cè)距裝置的精準(zhǔn)度、SCADA系統(tǒng)信息傳輸?shù)恼_性。同時(shí)，對(duì)通信信號(hào)系統(tǒng)電磁兼容、綜合接地系統(tǒng)的技術(shù)性能與指標(biāo)等進(jìn)行驗(yàn)證與評(píng)價(jià)。短路試驗(yàn)組織復(fù)雜，涉及到供電、信號(hào)、通信、工務(wù)、運(yùn)輸、調(diào)度等多部門(mén)協(xié)同工作，試驗(yàn)數(shù)據(jù)十分珍貴。本文對(duì)供電專(zhuān)業(yè)的相關(guān)內(nèi)容及試驗(yàn)結(jié)果分析工作進(jìn)行介紹：

1 短路試驗(yàn)的主要測(cè)試內(nèi)容

我局高鐵短路試驗(yàn)一般選取一個(gè)供電臂的第一、第二AT段的特定處所各進(jìn)行一次T、F線(xiàn)對(duì)地短路試驗(yàn)，測(cè)試牽引變電所、AT分區(qū)所、AT所接觸網(wǎng)短路電壓、電流參數(shù)，并記錄波形?，F(xiàn)場(chǎng)通過(guò)真空斷路器合閘短路的方式可驗(yàn)證饋線(xiàn)重合閘及直供方式下的故障測(cè)距情況，通過(guò)SCADA系統(tǒng)功能測(cè)試可驗(yàn)證"三遙"功能。

2 試驗(yàn)結(jié)果的信息收集與分析

每一次短路測(cè)試后，及時(shí)利用綜自系統(tǒng)，提取變電所、AT所、分區(qū)所保護(hù)動(dòng)作名稱(chēng)、動(dòng)作時(shí)間、接觸網(wǎng)短路電壓、電流參數(shù)及波形、故障點(diǎn)標(biāo)定裝置數(shù)據(jù)，收集調(diào)度端SCADA系統(tǒng)信息、現(xiàn)場(chǎng)各專(zhuān)業(yè)設(shè)備檢查信息等。試驗(yàn)牽頭單位組織進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)初步分析，對(duì)異常情況組織專(zhuān)題分析，直到排除隱患。

3 短路試驗(yàn)異常結(jié)果的分析與改進(jìn)

故障測(cè)距裝置數(shù)據(jù)誤差分析與改進(jìn)。分析直供、AT供電方式下的正負(fù)誤差數(shù)值，通過(guò)調(diào)整參數(shù)，以提高測(cè)量精準(zhǔn)度。

（1）直供方式下故障測(cè)距裝置誤差分析。直供測(cè)距數(shù)據(jù)包含饋線(xiàn)保護(hù)裝置的故障測(cè)距模塊、故障測(cè)距裝置兩種，均是按設(shè)計(jì)定值整定，如XX高鐵的關(guān)鍵參數(shù)-單位電抗一次值：T線(xiàn)第一段0.309 Ω/km，T 線(xiàn)第二段 0.302 Ω/km ，F(xiàn)線(xiàn) 第 二 段 0.467 Ω/km，F(xiàn) 線(xiàn) 第 二 段0.453 Ω/km，架空供電線(xiàn) 0.359 Ω/km。TR短路試驗(yàn)時(shí)，直供測(cè)距誤差為400 m，通過(guò)算式計(jì)算，將單位電抗由原先的0.309調(diào)為0.294，即可大幅縮小誤差。一般而言，根據(jù)直供方式下電抗與距離呈現(xiàn)的線(xiàn)性關(guān)系，對(duì)單位電抗做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，測(cè)距誤差可控制在100 m之內(nèi)。

（2）AT供電方式下故障測(cè)距裝置誤差分析。AT故障測(cè)距較復(fù)雜，目前國(guó)內(nèi)主流廠(chǎng)家的原理相同，但算式有小差異，如圖1、表1為寧杭高鐵一次短路試驗(yàn)的故障測(cè)距裝置電流分配圖表及誤差。

圖1 寧杭高鐵故障測(cè)距裝置電流分配圖

（3）影響AT方式測(cè)距誤差的因素分析。某廠(chǎng)家的“AT中性點(diǎn)吸上電流比原理”測(cè)距公式如下：

根據(jù)公式可把影響故障測(cè)距誤差的因數(shù)分為兩類(lèi)，一是需實(shí)際采集的數(shù)據(jù)IGn、IGn＋1，取決于同一供電臂上多臺(tái)故障測(cè)距裝置數(shù)據(jù)采集的同步性及準(zhǔn)確性；二是需整定的參數(shù)，包括 Ln、Dn、Qn、Qn＋1、Kn、Kn＋1，取決于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際參數(shù)及經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

AT全并聯(lián)供電方式較復(fù)雜，國(guó)內(nèi)故障測(cè)距技術(shù)起步雖晚但已趨于成熟，只要做好分段計(jì)算單位電抗等基礎(chǔ)工作，通過(guò)短路試驗(yàn)及運(yùn)行中的實(shí)際數(shù)據(jù)不斷修正Q值、K系數(shù)，測(cè)量誤差會(huì)越來(lái)越小，可縮小到1km以?xún)?nèi)，最小的可達(dá)幾十米。

4 報(bào)警信號(hào)異常分析

此類(lèi)異常一般是綜自系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)通道的問(wèn)題，如某處通道中斷，造成信息無(wú)法上傳，綜自系統(tǒng)未發(fā)出信號(hào)，或某設(shè)備因通信規(guī)約等問(wèn)題未能傳送等，結(jié)合系統(tǒng)原理圖與故障現(xiàn)象，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行檢查檢測(cè)，分段檢測(cè)電評(píng)信號(hào)，通過(guò)邏輯分析、推理即可發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

5 饋線(xiàn)繼電保護(hù)異常動(dòng)作分析（包含3個(gè)案例）

（1）案例1：合蚌高鐵短路試驗(yàn)中，在分區(qū)所附近的F線(xiàn)對(duì)地短路時(shí)，變電所綜自系統(tǒng)報(bào)文中出現(xiàn)T線(xiàn)電流比F線(xiàn)大（在T線(xiàn)對(duì)地短路時(shí)，綜自系統(tǒng)中又出現(xiàn)F線(xiàn)電流比T線(xiàn)大）的問(wèn)題。

初步推測(cè)是T/F線(xiàn)的二次線(xiàn)接反，經(jīng)檢查確是分區(qū)所GIS柜內(nèi)T線(xiàn)、F線(xiàn)的電流互感器二次接線(xiàn)接反了。接線(xiàn)整改后，保護(hù)動(dòng)作正常。

（2）案例2：合蚌高鐵短路試驗(yàn)中，接觸網(wǎng)短路時(shí)引起與牽引變電所合建的劉府10 kV配電所貫通線(xiàn)饋線(xiàn)過(guò)電流保護(hù)跳閘的問(wèn)題。

經(jīng)深入檢測(cè)分析，跳閘原因：一是電力電纜兩端的鎧裝層均直接接地，在接觸網(wǎng)短路或動(dòng)車(chē)組取流時(shí)牽引變電所地回流大，電纜鎧裝層有較大電流流過(guò)；二是常賽10 kVGIS的電纜及其鎧裝層穿過(guò)電流互感器時(shí)鎧裝層接地的小電纜未一起穿過(guò)，使得在電纜鋼鎧和接地線(xiàn)上的電流在電流互感器處不能互相抵消，感應(yīng)電流達(dá)到了過(guò)流動(dòng)作整定值。

整改措施：一是電纜一端接護(hù)層保護(hù)器，避免電纜鎧裝層直接形成電流通道，二是將鎧裝層接地的小電纜反方向穿過(guò)電流互感器，使得在護(hù)層保護(hù)器擊穿情況下時(shí)兩者電流互相抵消，不會(huì)造成誤動(dòng)作。

（3）案例3：寧杭高鐵短路試驗(yàn)中，靠近分區(qū)所的F線(xiàn)對(duì)地短路時(shí)，出現(xiàn)主保護(hù)－距離保護(hù)未跳閘而出現(xiàn)后備保護(hù)－高阻保護(hù)跳閘的問(wèn)題。經(jīng)檢查是保護(hù)整定值范圍設(shè)定有問(wèn)題，需要進(jìn)行調(diào)整。

從現(xiàn)場(chǎng)采集的波形來(lái)看，確實(shí)是高阻Ⅰ段動(dòng)作的，波形如下：

圖2 寧杭高鐵某次短路試驗(yàn)綜合波形

將上述波形分解成3個(gè)部分來(lái)看：

一階段，213、214 同時(shí)跳閘，213 和214的T線(xiàn)和F線(xiàn)電流幾乎是重合的，在故障發(fā)生后的8個(gè)半周波，故障電流切除。

圖3 寧杭高鐵某次短路試驗(yàn)分解波形之一

二階段，電壓恢復(fù)，2s后保護(hù)重合閘啟動(dòng)。

三階段，重合閘在永久故障上，214再次跳閘，F(xiàn)線(xiàn)故障電流維持了29個(gè)周波，580 ms，饋線(xiàn)的高阻I段跳閘的（時(shí)間定值為500 ms）。

圖4 寧杭高鐵某次短路試驗(yàn)分解波形之二

阻抗保護(hù)未動(dòng)作的原因分析：雖然214動(dòng)作報(bào)告中的阻抗值在定值范圍內(nèi)，但是由于阻抗時(shí)間定值為100 ms，從裝置中的保護(hù)啟動(dòng)和返回報(bào)告來(lái)看，在高阻保護(hù)啟動(dòng)到高阻保護(hù)出口的這段時(shí)間內(nèi)，214所測(cè)得的阻抗值在阻抗整定值的邊界頻繁波動(dòng)，導(dǎo)致阻抗保護(hù)未能滿(mǎn)足出口條件，所以阻抗保護(hù)未能動(dòng)作。

根據(jù)上述分析情況，對(duì)阻抗保護(hù)的整定值進(jìn)行調(diào)整，即適當(dāng)擴(kuò)大保護(hù)范圍，調(diào)整后運(yùn)行中保護(hù)跳閘正常。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)試驗(yàn)情況的常規(guī)分析，特別是對(duì)異常數(shù)據(jù)的深度挖掘，可以排查故障、指導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及廠(chǎng)家調(diào)試等，為安全可靠運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，真正實(shí)現(xiàn)短路試驗(yàn)寶貴數(shù)據(jù)的價(jià)值。