高铁T-F线短路故障保护跳闸分析

李卫民，张吉斌

高铁T-F线短路故障保护跳闸分析

李卫民，张吉斌

针对大西高铁杨家庄AT所T-F线短路故障，分析了各种保护动作的先后顺序及过程，找到了故障原因，为高铁全并联AT供电方式的牵引供电故障分析提供参考。

全并联AT供电；保护动作；高铁牵引供电

0 引言

2014年7月1日大西高铁正式通车，开通运营以来出现多次短路故障均为T线故障或F线故障。2015年8月11日发生了一起T-F线短路故障，故障位置位于AT所，引起AT所自耦变压器差动保护动作和牵引变电所阻抗1段动作，AT所自耦变压器备自投启动，自投成功，馈线重合闸成功，AT所馈线检有压合闸成功。鉴于该次短路故障及保护动作的特殊性，有必要对保护动作原理及过程进行详细分析，以期对业内同行有所启示。

1 全并联AT供电方式简介

全并联AT供电的牵引变电所主变压器大部分采用V/x接线，馈线侧不设自耦变压器。AT所正常运行时上下行馈线闭环，所内2台自耦变压器1台运行，1台备用。分区所2个方向的供电臂各接入1套与AT所相同的设备，运行方式与AT所相同，中间设置越区隔离开关供越区供电时使用。

2 保护动作情况

2015年8月11日2：38：26.559杨家庄AT所1 AT差动保护动作，启动电流5.51×1 200=6 612 A，动作电流6.04×1 200=7 248 A（1 200为电流互感器变比，下同）。

2：39：11.876洪洞西牵引变电所213馈线保护阻抗一段动作，动作电流3.16×1 200=3 792 A。

2：39：11.880洪洞西牵引变电所214馈线保护阻抗一段动作，动作电流3.14×1 200=3 768 A。

2：39：11.951洪洞西牵引变电所2号故障测距报告显示：故障类型为TF型；测距结果为K502+163；洪洞西牵引变电所下行T线电流为2 015A，下行F线电流为1 762A，上行T线电流为2 024 A，上行F线电流为1 762 A，吸上电流为515A；杨家庄AT所下行T线电流为2 027 A，下行F线电流为1 804 A，上行T线电流为2 000 A，上行F线电流为1 806A，吸上电流为421 A；临汾西分区所下行T线电流为11 A，下行F线电流为14 A，上行T线电流为14 A，上行F线电流为14 A，吸上电流为62A。

故障供电臂示意图见图1。各类保护动作详情见表1。

图1 故障供电臂示意图

表1 保护动作电量信息

现场调查发现，杨家庄AT所271断路器靠近馈线侧T-F线设备线夹处出现放电烧伤痕迹。

3 故障保护分析

3.1 保护动作过程分析

该次短路故障启动并出口的保护有：杨家庄AT所AT差动保护、AT备自投、失压保护、检压合闸、洪洞西变电所馈线阻抗保护。

各保护动作顺序如下（未考虑保护装置及断路器固有动作时间）：

杨家庄AT所271断路器T-F线短路故障→达到差动保护定值0.03 s后，AT差动保护动作→0.07 s后洪洞西变电所馈线保护动作→1 s后杨家庄AT所失压保护动作→1 s后洪洞西变电所馈线重合闸动作→2 s后杨家庄AT所馈线检压合闸→恢复供电（该过程共计用时4.1 s）。

杨家庄AT所271断路器T-F线短路故障→达到差动保护定值0.03 s后，AT差动保护动作→AT备自投动作。

以上保护动作顺序示意见图2。

图2 各种保护动作顺序

3.2 保护动作分析

杨家庄AT所271断路器安装在电流互感器与1AT自耦变压器之间，在自耦变压器差动保护范围内，杨家庄AT所1AT差动保护动作正确。

杨家庄AT所271断路器T-F线短路具体位置在断路器靠馈线侧设备线夹处，即靠洪洞西变电所侧，在洪洞西变电所213、214馈线保护范围内。杨家庄AT所271断路器跳闸断口断开后实际并未切除故障点，故障电流还继续存在。延时完成后，故障电流启动了洪洞西变电所213、214阻抗1段保护，保护出口动作，213、214断路器跳闸，切除了杨家庄AT所的故障点。洪洞西变电所213、214阻抗保护动作正确。

杨家庄AT所主接线及故障位置见图3。

图3 杨家庄AT所主接线及故障位置

4 故障测距分析

洪洞西牵引变电所、杨家庄AT所、临汾西分区所的吸上电流分别为515、421、62 A，均小于1 000A，测距装置即判定为T-F型故障，AT测距法不再适用，保护装置启用了横联线测距算法。洪洞西牵引变电所故障测距装置显示故障位置公里标为K502+163，实际故障位置为K502+238，测距误差为75 m。

5 建议

全并联AT供电模式下，当仅出现AT所AT差动保护动作，故障区域在AT所出线电流互感器靠近自耦变压器侧时，检修人员除检查变压器本体外，还应查找电流互感器至自耦变压器之间的设备是否出现接地短路情况。

当出现AT所AT差动保护和变电所馈线保护同时动作时，检修人员应根据保护动作及故障测距电流综合分析判断故障类型及位置。

6 结语

AT所差动保护范围存在盲区，不能切除保护范围内的所有故障。当AT所馈线断路器与电流互感器之间出现接地短路故障时，差动保护动作后不能切断故障电流，势必启动变电所馈线保护以切除故障电流。

T-F线短路故障时，自耦变压器仍存在吸上电流，只是吸上电流较小而已。

总之，对于出现2种保护同时动作的故障，应根据现场主接线、保护设置等情况综合分析保护动作原因，查找故障点。

[1]曹建猷.电气化铁道供电系统[M].北京：中国铁道出版社，1993.

[2]成都交大许继电气有限责任公司.TA21型牵引变电所安全监控与综合自动化系统说明书.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

李卫民.大秦铁路股份有限公司侯马北供电段，工程师；张吉斌.大秦铁路股份有限公司侯马北供电段，工程师。

2017-06-02