李 瑞，肖世辉



京沪高铁华苑牵引变电所三起跳闸故障分析

李 瑞，肖世辉

对京沪高铁华苑牵引变电所3起跳闸故障进行了原因分析，通过改进措施的实施，验证了分析的正确性。

AT供电；京沪高铁；跳闸分析；吸上电流比

0 引言

京沪高速铁路（简称京沪高铁）作为京沪快速客运通道，线路由北京南站至上海虹桥站，全长 1 318 km，纵贯北京、天津、上海3大直辖市和冀鲁皖苏4省，是我国“四纵四横”客运专线网的其中“一纵”，也是我国《中长期铁路网规划》中投资规模大、技术水平高的一条线路。京沪高铁是新中国成立以来一次建设里程长、投资大、标准高的高速铁路，于2008年4月18日正式开工建设，2011年6月30日通车运营。本文将对京沪高铁供电系统中华苑牵引变电所的3起跳闸故障进行分析。

1 华苑牵引变电所简介

京沪高铁华苑牵引变电所（以下简称华苑）位于天津辖区内，采用全并联AT供电方式（图1），北京方向供电臂包含曹庄AT所（以下简称曹庄）和双口分区所（以下简称双口），于2011年正式送电开通。

图1 华苑变电所供电方式示意图

华苑变电所北京方向供电臂除向京沪正线供电外，还承担着为京津联络线供电的任务，其供电示意如图2所示。其中曹庄AT所W01和W02常闭，供01和供03常闭，京津联络线W131和W132常开。

图2 华苑变电所北京方向供电示意图

2 故障情况

华苑牵引变电所及相关北京方向所亭于2017年初连续发生3起跳闸故障，分别为：

（1）2017年1月17日，曹庄AT所273阻抗保护Ⅰ段跳闸，故障原因为和谐号列车在京津联络线过分段W131时，由于分段两侧压差造成跳闸；

（2）2017年2月27日，曹庄AT所273、274阻抗保护Ⅰ段跳闸，故障原因为和谐号列车在京津联络线过分段W132时，由于分段两侧产生压差造成跳闸；

（3）2017年4月2日，曹庄AT所271、272失压跳闸，273、274阻抗保护Ⅰ段跳闸，华苑变电所211、212阻抗保护Ⅰ段跳闸，故障原因为京沪正线上出现异物造成接地短路。

以上3起跳闸都造成曹庄AT所W02接触网隔离开关（以下简称网隔）机构箱浪涌保护器和电源空气开关烧毁。

结合上述故障信息可看出，2017年4月2日跳闸事件故障点在京沪正线上，曹庄AT所273、274也同时跳闸；3起跳闸事件均造成曹庄AT所网隔W02浪涌保护器和电源空气开关烧毁。

3 故障分析

（1）针对故障点在京沪正线上，曹庄AT所273、274同时跳闸的分析。

经调查，2017年4月2日华苑211、212阻抗I段跳闸，曹庄271、272失压跳闸，273、274电流速断跳闸，3处跳闸均重合闸成功。华苑211、212，曹庄271、272跳闸均为正常保护动作。2017年1月17日和2月27日在分段处受电弓由于W131和W132两侧电压差发生跳闸后，为了避免分段处两侧电压差，将供电联络线隔离开关W131和W132的原常开状态改为常闭状态，故障电流可经由华苑223开关通过曹庄分区兼开闭所231、242和243开关及曹庄AT所的273、274开关，所以当正线发生故障时3个所的开关都会动作。

由供电示意图（图2）可知，网隔W131、W132由常开改成了常闭，产生2个严重后果：

a.当网隔W131、W132处于分位时，2个分段内任一侧发生故障，不会影响另一侧的正常运行；当均处于合位时，2个分段构成了一个完整的整体，如果区段任一点发生故障，必将先引起曹庄273、274跳闸，然后华苑211、212跳闸，因此扩大了故障范围。

b.由于采用AT全并联供电方式，理想状况下的吸上电流法故障测距原理如图3所示。

图3 AT供电方式下的吸上电流比法

故障距离及漏抗计算式为

当网隔处于合位时，正常供电臂上多了一个大的电流分支，造成故障测距计算（吸上电流比法）误差过大，影响故障点的查找。

综上所述，网隔W131、W132应保持常开状态。

（2）针对3起跳闸均引起曹庄AT所网隔W02浪涌保护器和控制电源空气开关烧毁的分析。

由于AT供电系统的特殊性，理论上各所回流的80～90%经PW线或NF线回流，10～20%经地网和其他途径回流。京沪高铁变电所、AT所和分区所监测数据表明，地回流约占总回流的25%，基本符合理论要求。

京沪高铁AT区段未设回流NF线，PW线起回流线作用，且PW线支柱底座为非绝缘型。另外，京沪高铁全线设有扼流变压器，PW线回流均经扼流变压器通过吸上电流线流回各供电所亭，以抵消正线的电磁干扰。流经两钢轨的牵引电流在轨道绝缘处，因上、下线圈中产生的磁通相等但方向相反，总磁通等于零，其对次级线圈的信号设备不产生任何影响。信号电流因极性交叉，在2台扼流变压器中点处电位相等，故不会越过绝缘节流向另一轨道电路区段，而流回本区段，在次级线圈感应出信号电流。扼流变压器结构如图4所示。

图4 扼流变压器结构

因此，经综合判断该故障发生的可能原因为：网隔W02浪涌保护器本身存在缺陷且PW回流通道连接效果较差。如果PW线回流路径存在问题，将造成接地网和其他途径的回流比加大。当机车或故障点电流不是由曹庄AT所主供时，因电流很小，对其缺陷浪涌保护器影响较小。但如果发生故障且距曹庄所最近时，即故障电流大部分由曹庄所提供时，故障产生的大电流无法正常通过PW线回流，绝大部分由综合接地网流回所亭，但由于曹庄网隔W02的流涌保护器存在缺陷，且故障电流总量很大，因此会对浪涌保护器造成影响，导致浪涌保护器和电源空气开关烧毁。

检修人员于2017年4月15日对曹庄AT所的集中接地箱数据进行了长时间采集，得到地回流占总回流的85%，据此证明了以上分析的正确性。

经天窗点内上线检查发现，曹庄所回所扼流变压器到集中接地箱电缆接头处锈蚀严重，打磨处理后，测得所内地回流和总回流比值恢复正常，同时对曹庄AT所网隔W02整组4支浪涌保护器进行了更换。在该供电臂方向，故障点在曹庄AT所附近发生故障跳闸后，整改效果的有效性得到验证。

4 结语

京沪高铁作为中国高铁的标准样板，社会影响和政治影响重大，因此在运营维护中出现的各种问题都应该引起技术人员的高度重视，进行系统的分析归纳，不断总结和积累经验，以确保高铁供电安全稳定。

[1] 李群湛，贺建闽. 牵引供电系统分析[M]. 成都：西南交通大学出版社，2007.

[2] 李群湛，连级三，高仕斌. 高速铁路电气化工程[M]. 成都：西南交通大学出版社，2006.

[3] 谭秀炳. 交流电气化铁道牵引供电系统[M]. 成都：西南交通大学出版社，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.中铁电气化局集团京沪高铁维管公司天津维管段，工程师；肖世辉.中铁电气化局集团京沪高铁维管公司天津维管段，工程师。