张永健 上海铁路局供电处

接触网短路试验是高速铁路联调联试的一项重要内容，从牵引供电专业而言其目的是检验牵引供电系统保护装置功能及保护动作顺序，同时测试人工短路状态下的变电所、AT所、AT分区所接触网短路电压、电流参数，计算各AT吸上电流比、接触网、正馈线阻抗，验证接触网故障点标定装置的正确程度。

1 全并联AT供电方式下接触网短路试验方法

(1)高速铁路采用全并联AT供电方式。全并联AT供电方式是指牵引变电所以55 kV电压等级向电气化铁路接触网和正馈线供电，再利用AT所、分区所供电开关将AT自耦变压器同接触网和正馈线上下行并联起来的供电方式，具体见图1。

图1 AT供电系统示意图

(2)短路试验采用模拟仿真手段测试接触网、正馈线发生瞬间或永久接地后变电所亭保护装置启动断路器跳闸的运行情况。

(3)试验方法：在接触网作业车上装设断路器（不设继电保护），接触网作业车停放在短路点，接触网、正馈线分别经断路器与钢轨短接，在变电所向接触网正常供电后，现场闭合断路器，形成永久性接地，利用牵引变电所、AT所、分区所馈线阻抗保护、电流保护、电压保护及重合闸保护之间的配合，实现对接触网、正馈线发生瞬间或永久接地的同步测量。

图2 接触网短路试验连接原理图

(4)接触网短路试验连接原理图和电磁兼容测试示意图如图2和图3，钢轨连接参考图与接触网实物连接如图4和图5。

图3 电磁兼容测试示意图

图4 短路试验钢轨连接实物参考图

图5 微型断路器实物参考图

2 短路试验地点的选择

(1)AT供电方式下接触网线路阻抗与距离呈非线性马鞍型的特性。因此选择牵引变电所供电臂内每个AT供电区段的马鞍型曲线的顶点所对应的接触网线路（经验值为距AT所上网点三分之一供电臂长度）附近进行试验，以测试出全并联AT供电方式下接触网、正馈线最大线路阻抗及最小短路电流，从而保证试验数据和结果的有效性。

(2)具体地点的确定应根据接触网施工单位提供的牵引变电所、AT所、分区所的供电线长度（含电缆）、AT段接触网长度、接触网支柱与公里标对应表，依照上述原则进行计算并到现场核对，合理选择短路试验对应接触网支柱（杆号和公里标），并将相关参数信息以整定书的形式输入牵引变电所AT故障测距装置。

3 短路试验的必要条件

3.1 综合接地系统符合施工设计和安全运营要求

高速铁路采用了综合接地，可以有效降低钢轨电位，保证人身和设备安全，有效克服各子系统设备之间的电位差。工务、电务、通信、供电等专业的施工、运行单位必须按照设计文件对试验区段内的相关设备的综合接地系统进行一次全面、彻底地检查，确保综合接地系统满足设计标准。其中与牵引供电系统设备接地相关的主要包括以下内容：

(1)路基地段每个钢支柱上接地孔通过接地线与附近综合地线端子连接；桥梁上接触网基础与桥梁内纵向接地钢筋连接；

(2)隧道内所用吊柱底座通过上部接地跳线与PW线相连接，PW线每隔500m通过下部连接线与隧道内的综合接地线连接；

(3)车站接触网支柱应与车站综合地网相连；

(4)距综合地线15 m范围内的金属结构物均与贯通地线相连，距贯通地线15 m以外的支柱及其它金属物可单独接地，接地电阻不大于10 Ω。

(5)各牵引所亭所自身的接地网分别通过3×240 mm2铜缆与该所附近所在线路钢轨扼流圈（一般为1 km左右）直接相连。上、下行扼流圈间用2×95 mm2铜缆连接，上、下行扼流圈与综合地线间分别用2×70 mm2铜缆连接。

3.2 牵引供电回流的电气回路连接和设置正常

根据多条高速铁路测试经验，轨回流、PW线回流、所地网回流的分配比例一般在20%、50%、30%。试验前应组织铁科院结合联调联试工作进行牵引回流测试，出具回流系统测试结论，如果结论不合格，需要进一步查找回流不畅的原因，并进行处理。牵引回流主要保证措施：

(1)区间PW线与支柱按照不绝缘设置。每个闭塞分区PW线一般每隔1 500 m上下行过轨并联一次，通过扼流变中性点或空心线圈再与钢轨连接，此连接点与贯通地线与信号轨道电路完全横向连接线的连接点尽量在同一里程。

(2)牵引变电所应采用不少于两回独立的架空回流绝缘电缆经扼流变压器中性点与钢轨相连，并将回流线引入牵引变电所。

3.3 继电保护功能正常

试验区段牵引变电所、AT所、分区所综合自动化装置的保护定值和参数设置应保证装置故障测距和保护功能的正确，试验前应确认牵引变电所、分区所、AT所保护全部可靠投入，确认故标及保护装置定值完整及接触网单位阻抗值正确。相关开关的保护回路应在试验前组织一次传动试验和检查。

3.4 电力牵引供电远动系统（SCADA）功能完整

试验区段牵引变电所、AT所、分区所SCADA系统应完成规定的调试工作，确保各项功能完善，全面、准确地记录现场设备的遥信量、遥测量的变化过程。

3.5 试验接线正确，试验仪器和装置工作状态完好

(1)对接入牵引变电所、AT所、分区所的测试设备接线情况和工作状态进行检查和确认。

(2)试验用作业车载断路器应提前进行分合闸功能的调试和绝缘试验。

3.6 参与试验的各单位，特别是不同专业单位和部门之间的组织、协调工作完成

短路试验涉及供电、工务、电务、通信等专业设备和短路试验点所在供电臂范围内所有单位的人员作业安全，以及铁路沿线附近的当地人员安全，应通过组织开会研讨、协商的形式统一思想和认识，协调各方做好试验前的准备和试验期间的配合工作。

4 短路试验组织和注意事项

(1)每次短路试验前，相关单位按照分工对试验条件进行共同确认，具备试验条件后开始试验。

①试验测试单位、四电施工单位及供电、通信、工务、电务段在每次试验前后，向短路试验现场负责人书面递交设备状态确认单。

②设计院、牵引变电所亭主要设备供应商、供电段在每次试验前后，向牵引变电所试验负责人书面递交设备状态确认单。

(2)牵引变电所试验负责人统一向短路试验现场及牵引变电所、AT所、分区所下达每一步操作命令。变电所操作人员应站在操作手柄前，一旦出现保护拒动，应立即人工分闸。

(3)所有参加现场试验的人员在车站集中上接触网作业车到现场，所有进入短路试验现场的人员应服从接触网试验现场指挥的统一安排，每次短路试验前必须保证所有人员已退出远离短路点10 m范围外（非电源方向侧），并不得触摸线路上任何金属表面。所有人员必须严格执行劳动安全保护相关规定。

(4)试验期间，由四电施工单位及工务、电务段指派胜任人员在车站行车室值守，做好应急处置准备。

(5)公安部门负责试验区段沿线人员清理、安全保卫工作。试验期间，除参加试验人员外，其它任何单位和个人不得进入试验区段。

(6)工务段负责对每一次短路试验前后钢轨与接地靴连接良好的确认，并在试验前后对短路地点钢轨进行探伤。

(7)因故需中断试验时，现场人员必须服从工作领导人的统一指挥，不得擅自行动。

(8)全部短路试验完毕后，相关单位对现场设备进行全面检查，确认供电、电务、通信、工务设备正常，确认现场人员、机具、材料、设备全部撤离接触网安全距离以外后，方可销令送电。如试验造成供电、电务、通信、工务设备异常，相关单位按规定在车站登记。

5 短路试验结果分析

(1)短路试验结果分析主要完成以下任务：

①馈线保护类型设置是否合理，保护定值设定是否满足保护范围内对装置灵敏性、可靠性的要求，保护装置接线是否存在极性错误，故障波形和数据显示是否正确。

②AT故障测距装置本身是否可靠工作，接线是否存在极性错误情况，定值设定是否正确，通过对比实际故障点与显示故障点标定差距来判定该装置是否满足测量范围内灵敏性和精准度响应要求，计算公式所选取的参数、内部程序是否需要调整等。

③接触网和正馈线永久性接地故障点标定同实际故障点差距对比，判定自带直供电方式测距功能的馈线保护装置是否满足测量范围内灵敏性和精准度响应要求，设计选取的单位阻抗和供电臂长度是否合理和准确，定值是否需要调整。

④故障测距装置通信功能判定，包括通道数据通信质量、综合自动化装置和SCADA系统点表对应是否一致，数据采集的同步性验算等。

⑤对所测得的接触网、正馈线接地情况下钢轨电位、钢轨电流、贯通地线电位、贯通地线电流、信号电缆芯线感应电动势、信号电缆外皮回流最大值和有效值及钢轨差模电压瞬时波形进行分析，评估高压接地情况下的电磁兼容响应和设备运行安全性。

(2)短路试验分析工作一般由供电处牵头，组织试验测试单位、设计院、变电所综合自动化和SCADA设备供应商、四电施工单位、供电段共同参与，通过分析明确下一步参数和定值调整方案、后期观察和数据积累、验证安排等。

(3)根据分析结果和后续工作安排，由供电段制做故障测距标定数据与支柱号、铁路里程（公里标）对照表，以指导供电调度、生产调度、网工区故障查找工作。

6 结束语

高速铁路接触网短路试验的实施组织是一项专业协调任务重、前期准备工作时间长、人身和设备安全风险大、工作周密性要求高的工作，通过先后组织沪宁城际、沪杭客专、京沪高速铁路等4次接触网短路试验，上海铁路局在铁道部有关部门指导和建设、运行部门的积极支持和配合下，积累了比较成熟的经验，试验所取得的测试和分析成果正运用于高速铁路牵引供电系统日常维护工作中。