李衛(wèi)民，張吉斌

高鐵T-F線短路故障保護(hù)跳閘分析

李衛(wèi)民，張吉斌

針對(duì)大西高鐵楊家莊AT所T-F線短路故障，分析了各種保護(hù)動(dòng)作的先后順序及過(guò)程，找到了故障原因，為高鐵全并聯(lián)AT供電方式的牽引供電故障分析提供參考。

全并聯(lián)AT供電；保護(hù)動(dòng)作；高鐵牽引供電

0 引言

2014年7月1日大西高鐵正式通車，開(kāi)通運(yùn)營(yíng)以來(lái)出現(xiàn)多次短路故障均為T(mén)線故障或F線故障。2015年8月11日發(fā)生了一起T-F線短路故障，故障位置位于AT所，引起AT所自耦變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作和牽引變電所阻抗1段動(dòng)作，AT所自耦變壓器備自投啟動(dòng)，自投成功，饋線重合閘成功，AT所饋線檢有壓合閘成功。鑒于該次短路故障及保護(hù)動(dòng)作的特殊性，有必要對(duì)保護(hù)動(dòng)作原理及過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)分析，以期對(duì)業(yè)內(nèi)同行有所啟示。

1 全并聯(lián)AT供電方式簡(jiǎn)介

全并聯(lián)AT供電的牽引變電所主變壓器大部分采用V/x接線，饋線側(cè)不設(shè)自耦變壓器。AT所正常運(yùn)行時(shí)上下行饋線閉環(huán)，所內(nèi)2臺(tái)自耦變壓器1臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用。分區(qū)所2個(gè)方向的供電臂各接入1套與AT所相同的設(shè)備，運(yùn)行方式與AT所相同，中間設(shè)置越區(qū)隔離開(kāi)關(guān)供越區(qū)供電時(shí)使用。

2 保護(hù)動(dòng)作情況

2015年8月11日2：38：26.559楊家莊AT所1 AT差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，啟動(dòng)電流5.51×1 200=6 612 A，動(dòng)作電流6.04×1 200=7 248 A（1 200為電流互感器變比，下同）。

2：39：11.876洪洞西牽引變電所213饋線保護(hù)阻抗一段動(dòng)作，動(dòng)作電流3.16×1 200=3 792 A。

2：39：11.880洪洞西牽引變電所214饋線保護(hù)阻抗一段動(dòng)作，動(dòng)作電流3.14×1 200=3 768 A。

2：39：11.951洪洞西牽引變電所2號(hào)故障測(cè)距報(bào)告顯示：故障類型為T(mén)F型；測(cè)距結(jié)果為K502+163；洪洞西牽引變電所下行T線電流為2 015A，下行F線電流為1 762A，上行T線電流為2 024 A，上行F線電流為1 762 A，吸上電流為515A；楊家莊AT所下行T線電流為2 027 A，下行F線電流為1 804 A，上行T線電流為2 000 A，上行F線電流為1 806A，吸上電流為421 A；臨汾西分區(qū)所下行T線電流為11 A，下行F線電流為14 A，上行T線電流為14 A，上行F線電流為14 A，吸上電流為62A。

故障供電臂示意圖見(jiàn)圖1。各類保護(hù)動(dòng)作詳情見(jiàn)表1。

圖1 故障供電臂示意圖

表1 保護(hù)動(dòng)作電量信息

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，楊家莊AT所271斷路器靠近饋線側(cè)T-F線設(shè)備線夾處出現(xiàn)放電燒傷痕跡。

3 故障保護(hù)分析

3.1 保護(hù)動(dòng)作過(guò)程分析

該次短路故障啟動(dòng)并出口的保護(hù)有：楊家莊AT所AT差動(dòng)保護(hù)、AT備自投、失壓保護(hù)、檢壓合閘、洪洞西變電所饋線阻抗保護(hù)。

各保護(hù)動(dòng)作順序如下（未考慮保護(hù)裝置及斷路器固有動(dòng)作時(shí)間）：

楊家莊AT所271斷路器T-F線短路故障→達(dá)到差動(dòng)保護(hù)定值0.03 s后，AT差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作→0.07 s后洪洞西變電所饋線保護(hù)動(dòng)作→1 s后楊家莊AT所失壓保護(hù)動(dòng)作→1 s后洪洞西變電所饋線重合閘動(dòng)作→2 s后楊家莊AT所饋線檢壓合閘→恢復(fù)供電（該過(guò)程共計(jì)用時(shí)4.1 s）。

楊家莊AT所271斷路器T-F線短路故障→達(dá)到差動(dòng)保護(hù)定值0.03 s后，AT差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作→AT備自投動(dòng)作。

以上保護(hù)動(dòng)作順序示意見(jiàn)圖2。

圖2 各種保護(hù)動(dòng)作順序

3.2 保護(hù)動(dòng)作分析

楊家莊AT所271斷路器安裝在電流互感器與1AT自耦變壓器之間，在自耦變壓器差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)，楊家莊AT所1AT差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作正確。

楊家莊AT所271斷路器T-F線短路具體位置在斷路器靠饋線側(cè)設(shè)備線夾處，即靠洪洞西變電所側(cè)，在洪洞西變電所213、214饋線保護(hù)范圍內(nèi)。楊家莊AT所271斷路器跳閘斷口斷開(kāi)后實(shí)際并未切除故障點(diǎn)，故障電流還繼續(xù)存在。延時(shí)完成后，故障電流啟動(dòng)了洪洞西變電所213、214阻抗1段保護(hù)，保護(hù)出口動(dòng)作，213、214斷路器跳閘，切除了楊家莊AT所的故障點(diǎn)。洪洞西變電所213、214阻抗保護(hù)動(dòng)作正確。

楊家莊AT所主接線及故障位置見(jiàn)圖3。

圖3 楊家莊AT所主接線及故障位置

4 故障測(cè)距分析

洪洞西牽引變電所、楊家莊AT所、臨汾西分區(qū)所的吸上電流分別為515、421、62 A，均小于1 000A，測(cè)距裝置即判定為T(mén)-F型故障，AT測(cè)距法不再適用，保護(hù)裝置啟用了橫聯(lián)線測(cè)距算法。洪洞西牽引變電所故障測(cè)距裝置顯示故障位置公里標(biāo)為K502+163，實(shí)際故障位置為K502+238，測(cè)距誤差為75 m。

5 建議

全并聯(lián)AT供電模式下，當(dāng)僅出現(xiàn)AT所AT差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，故障區(qū)域在AT所出線電流互感器靠近自耦變壓器側(cè)時(shí)，檢修人員除檢查變壓器本體外，還應(yīng)查找電流互感器至自耦變壓器之間的設(shè)備是否出現(xiàn)接地短路情況。

當(dāng)出現(xiàn)AT所AT差動(dòng)保護(hù)和變電所饋線保護(hù)同時(shí)動(dòng)作時(shí)，檢修人員應(yīng)根據(jù)保護(hù)動(dòng)作及故障測(cè)距電流綜合分析判斷故障類型及位置。

6 結(jié)語(yǔ)

AT所差動(dòng)保護(hù)范圍存在盲區(qū)，不能切除保護(hù)范圍內(nèi)的所有故障。當(dāng)AT所饋線斷路器與電流互感器之間出現(xiàn)接地短路故障時(shí)，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作后不能切斷故障電流，勢(shì)必啟動(dòng)變電所饋線保護(hù)以切除故障電流。

T-F線短路故障時(shí)，自耦變壓器仍存在吸上電流，只是吸上電流較小而已。

總之，對(duì)于出現(xiàn)2種保護(hù)同時(shí)動(dòng)作的故障，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)主接線、保護(hù)設(shè)置等情況綜合分析保護(hù)動(dòng)作原因，查找故障點(diǎn)。

[1]曹建猷.電氣化鐵道供電系統(tǒng)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，1993.

[2]成都交大許繼電氣有限責(zé)任公司.TA21型牽引變電所安全監(jiān)控與綜合自動(dòng)化系統(tǒng)說(shuō)明書(shū).2012.

In view of the short circuit faults of T-F wires in Yangjiazhuang AT post of Daxi high speed railway,the paper analyzes the sequence and process of various protection actions,finds out the causes of the faults,providing references for analyzing the traction power supply faults of high speed railway under full parallel AT power supply mode.

Full parallel ATpower supply mode;protection action;traction power supply for high speed railway

U223.8+2

B

1007-936X(2017)06-0084-03

10.19587/j.cnki.1007-936x.2017.06.022

李衛(wèi)民.大秦鐵路股份有限公司侯馬北供電段，工程師；張吉斌.大秦鐵路股份有限公司侯馬北供電段，工程師。

2017-06-02