一例誤差較大的AT吸上電流比測距報告分析

李衛民，張吉斌

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一例誤差較大的AT吸上電流比測距報告分析

李衛民，張吉斌

針對南同蒲鐵路霍州變電所保護跳閘故障測距報告，從理論上分析導致誤差較大的原因，并提出解決方案。

吸上電流；故障測距；誤差

0 引言

南同蒲鐵路為既有電氣化改造鐵路，采用上下行末端不并聯的AT供電方式，故障點測距采用AT吸上電流比測距原理。2017年2月24日發生了一起T線短路故障，實際故障位置在AT所附近，故障點測距報告顯示的公里標與實際位置相差較大，達4 km多。鑒于該次短路故障位置的特殊性，有必要對產生誤差的原因進行詳細分析，以期為牽引供變電技術人員提供參考和借鑒。

1 保護動作情況

2017年2月24日22：12：13，霍州變電所冷泉上行212饋線電流速斷保護動作跳閘，重合閘失敗。

故障參數：T線電壓13.05 kV，F線電壓 12.9 kV，T線電流2 782 A，F線電流1 743 A，線路阻抗角73.4°，電阻1.61W，電抗5.4W。測距報告公里標K540+400，位置在霍州變電所—南關AT所區間，距離AT所2.68 km處。實際故障點公里標K536+230，在南關AT所—冷泉分區所區間，距離AT所1.49 km處。測距誤差4.17 km。

各所中心公里標：霍州變電所K549+800，南關AT所K537+720，冷泉分區所K514+920。

區間長度：第一區間霍州變電所—南關AT所距離12.08 km。第二區間南關AT所—冷泉分區所距離22.80 km。故障供電臂示意圖見圖1。

圖1 故障供電臂示意圖

2 故障測距報告及電流分布圖

霍州變電所故障測距裝置測距報告：上行T-R故障，AT測距動作。故障距離9.56 km，公里標K540+400，電阻1.72W，電抗5.47W，211 T線電流175 A，211 F線電流178 A，212 T線電流 2 782 A，212 F線電流1 743 A，1#AT吸上電流 353 A，2#AT吸上電流1 039 A，AT吸上總電流691 A。

南關AT所故障測距裝置測距報告：1#AT吸上電流331 A，2#AT吸上電流3 015 A，AT吸上總電流3 344 A。

冷泉分區所故障測距裝置測距報告：1#AT吸上電流43 A，2#AT吸上電流454 A，AT吸上總電流490 A。

故障電流分布見圖2。

距離9.56 km 公里標K540+400 總饋出4 525 A 總吸上4 508 A 短路電流4 525 A

3 測距誤差分析

圖3為吸上電流與線路長度關系示意圖。變電所、AT所、分區所均為故障點提供電源，為短路電流，1、2、3為各所吸上電流，則

=1+2+3

從圖2故障電流分布圖可以得到驗證。

圖3 吸上電流與線路長度關系

設各所至故障點線路等效阻抗分別為1、2、3，忽略自耦變壓器漏抗影響，它們與線路長度近似呈正比關系。所以吸上電流與等效阻抗呈反比，即與線路長度呈反比。

實際故障距變電所距離為549.8-536.23 = 13.57 km。第一區間長度為12.08 km，第二區間長度為22.80 km，故障點在AT所附近。因為第二區間長度是第一區間長度的近2倍，根據以上分析，忽略自耦變壓器漏抗影響，線路等效阻抗與線路長度呈正比關系，第二區間的等效阻抗約為第一區間等效阻抗的2倍。電流值和阻抗值呈反比，所以流回分區所的吸上電流較小。

利用吸上電流比測距原理判斷故障區間的原則是選擇吸上電流最大和次大之間的區間，該次跳閘變電所吸上電流為1 039 A，AT所吸上電流為 3 015 A，分區所吸上電流為454 A。根據程序邏輯，將故障區間判定為第一區間。利用 1 039 A和 3 015 A兩個吸上電流值參與測距計算，從而導致較大誤差。測距公式為

式中，L為第個AT所距變電所的距離；D為第個至第+1個牽引所間距；I、I+1分別為第個和第+1個牽引所AT中性點吸上電流；Q、Q+1為第、+1個牽引所漏抗，變電所取9，AT所、分區所取8。

如果故障測距裝置判斷故障區間為第二區間，參與計算的吸上電流為3 015 A和454 A，將數據代入式（1），得= 13.46 km，即故障距離為 13.46 km，對應公里標為K536+340（549.80-13.46 = 536.34 km），誤差縮小為536.34-536.23 = 0.11 km。

通過以上分析可知，誤差較大的原因是故障測距裝置判錯故障區間，而其原因為AT吸上電流比測距法存在缺陷：對AT區間分布極不均勻，同時故障點又位于AT所附近，吸上電流受區間線路阻抗影響較大，很容易判錯區間。

4 解決措施

（1）根據理論計算和其他電氣化鐵路短路試驗數據，在AT所附近的短路故障由于受區間長度、AT變壓器漏抗等因素影響，吸上電流比測距法確實存在判錯區間的情況。所以在目前運行的全并聯供電模式的線路中，應采用橫聯線電流比測距法對該問題進行修正。

（2）由于目前南同蒲鐵路運行模式的特殊性（AT所和分區所均未并聯），只能采取吸上電流比測距法進行故障測距。鑒于該情況，在查看故障點測距報告時，若發現AT所吸上電流特別大，首先應對故障點測距報告持懷疑態度，需立即采用另一組吸上電流數據計算故障公里標，使用2個公里標（故測裝置給出的公里標和手工計算的公里標）提示現場人員巡查設備故障，避免由于測距裝置判錯區間引起較大誤差并誤導現場巡查故障點。

（3）故障測距裝置生產廠家按照上述思路，對故障測距程序進行升級，在AT所吸上電流特別大時，提供可信度分級的2組故障點公里標數據，以供現場人員參考。

（4）采用分區所末端并聯供電方式，對應采用上下行電流比方法進行測距。上下行電流比測距法不受故測通道、AT變漏抗、區間長度分布不均等因素影響，是比較成熟、可靠的測距方法。

5 結論

（1）對于AT區間分布不均，尤其是區間長度相差懸殊的電氣化鐵路區段，建議不采用AT吸上電流比測距法進行故障測距，以防止故障點出現在AT所附近時，測距裝置誤判故障區間，造成較大測距誤差。

（2）在既有線改造的AT供電電氣化鐵路設計中，應考慮盡量均勻分布AT區段長度，以利于AT吸上電流比測距法的正常應用。

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

On the basis of fault location reports for protection tripping of Huozhou substation on south section of Datong-Puzhou railway, causes of big errors are analyzed theoretically and resolution schemes are proposed accordingly.

Boosting current; fault location; error

10.19587/j.cnki.1007-936x.2017.05.019

U223.8

B

1007-936X(2017)05-0084-02

李衛民.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。

2017-04-06