淺論單線電氣化鐵路AT供電方式保護數據分析與判斷

李紅慶

摘 ?要：針對單線電氣化鐵路AT供電方式下跳閘故障，對其電流分布，故標數據進行分析，確定故障類型，總結F線故障情況及故測誤差的原因。

關鍵詞：保護動作;數據分析

0 引言

目前，我國電氣化鐵路使用AT供電方式運營的線路較多，由于供電方式的特殊性，其保護數據比直供方式的多而復雜，且受傳輸通道的影響，牽引變電所、AT所、分區所的數據難以保證同步取值，給故障分析及判距帶來影響。現對一起單線AT供電方式下線路故障跳閘數據進行分析交流，以提高對特殊AT供電方式下運行數據分析效率，準確查找故障。

1.2019年05月，普速鐵路A變電所跳閘，212距離Ⅱ段保護動作。具體情況如下：

1.1各所動作數據

（1）A變電所

09：51：15：285保護裝置啟動，故障距離23.32km，電阻3.63Ω，電抗8.6Ω，T線電壓15.2kV，F線電壓15.53kV，2#饋線電流3264A，T線電流1796A，F線電流1464A，2AT吸上電流331A，1AT吸上電流147A（1#T線電流147A，1#F線電流0A）。

（2）子所1 （B所） AT所故障測距報告

T線電壓7.63kV，F線電壓0kV，1AT吸上電流2A，2AT吸上電流1481A，總吸上電流1483A。F線未安裝壓互。

（3）子所2 （C所）（AT分區所，當時開環）

09：51：15：781分區所2AT，T線、F線過流動作，T線電流1051A，F線電流1055A，271過流跳閘。

09：51：16：183分區所272開關跳閘分位（無重合閘）。

1.2各所第二次動作數據

（1）09：51：17：763 A變電所212開關重合閘動作，重合閘失敗。

09：51：19：511，212饋線保護距離Ⅱ段動作，A變電所故測裝置：電抗法測距，上行T-F故障，故障距離23.32km，公里標587.1km，電阻12.34Ω，電抗11.14Ω，T線電壓19.71kV， F線電壓19.82kV，2#饋線電流2381A，2#T線電流1226A，2#F線電流1154A，2#AT吸上電流75A。

（2）AT所故障數據：U1=15.56kV，2#AT吸上電流2466A。

（3）分區所在第一次過流跳閘后，無重合閘未投入運行，故無任何數據。

2.當時供電臂的運行方式

A變電所至分區所開環運行，上行212為AT供電方式，下行211為直供方式（工區修剪樹木，F線退出，未恢復）。

3.跳閘數據分析

因變電所故測裝置傳輸通道異常，第一次跳閘未及時判斷出故障類型。第二次跳閘故測裝置判定為T-F故障，是因為變電所饋線T、F線電流分別為1226A、1154A。判斷T-F線故障的條件是0.9<（IT/IF）<1.1，因為存在1266÷1154=1.06，0.9<1.06<1.1，所以故測裝置判斷為T-F故障。但AT所吸上電流為2466A，不可能是此類故障。故測裝置顯示的公里標23.32Km也就是錯誤的。T-F單位電抗0.26Ω，測量出的電抗值為11.14Ω，11.14÷0.26=46.8Km，供電臂的全長為23.32Km，超出了供電臂的范圍，故測只能顯示為23.32 Km。

3.1利用各所的電流數據進行推算，可以判斷故障類型。根據AT供電方式特點有如下邏輯關系：

供電臂上下行饋出電流矢量和=供電臂AT吸上電流矢量和短路點的故障電流等于變電所饋線電流和。考慮電流互感器自身的誤差以及裝置測量誤差，供電臂饋出電流近似與供電臂吸上總電流相等。

因下行為直供方式，故在計算時不作考慮其負荷電流，只用212饋線回路的電流數據進行計算。

212饋線電流和=T線電流+F線電流=1798+1464=3262A

AT吸上電流和=變電所吸上電流+AT所吸上電流+分區所吸上電流=331+1481+2114=3926A

分析前不清楚電流的極性，先只做數字和。雖然相差有點大，但是AT吸上電流>饋線電流，仍然認為符合AT供電方式的邏輯關系。

下面利用電流分布圖進行分析：

因分區所中性點電流大于AT所中性點電流，可以判斷故障點在AT所與分區所間。

（1）假設是T線接地故障，見圖1。

F線電流的邏輯關系：流AT所流出F線的電741 A

分區所流出F線電流1051A，電流方向相同。

變電所F線流入的電流是1464，按照電流平衡原理，

AT所F線的電流+分區所F線電流=變電所F線電流741+1051 =1792 A>1464 A，邏輯關系不成立，所以不應該是T線故障 。

T線電流的平衡關系：

T線流入短路點的電流等于1798+741+1051=3590 A

流入AT所中性點與變電所中性點的電流等于3590-2114=1476 A

變電所與AT所的中性點電流之和等于。1481+331=1812A>1476A，平衡關系不成立。同樣判斷不是T線故障。

（2）假設是F線接地故障，見圖2

T線電流的邏輯關系：

變電所流出的T線電流1798A

流入AT所的T線電流為741A

流入分區所的T線電流為1051A

1051+741=1792A≈1798A

電流平衡關系成立。

因AT所AT變壓器實際運行中存在漏抗，雖然故障點在第二區段，仍然會給變電所分流（331A）。

AT所流入短路點的電流=1481-331=1150 A

短路點的電流=1150+2114 = 3264 A

那么短路處流向AT所、變電所的F線電流=3264-1053A=2211 A

流入AT所的F線電流為741 A

則，流入變電所的F線電流為=2211-741A=1470 A

與變電所顯示的電流1464 A基本相等電流 平衡關系成立。

據此可以判斷出F線接地故障。

3.2重合閘失敗時電流分布圖，見圖3。

AT吸上電流關系2466-75=2391A，2391即為故障點的故障電流，2391-1226=1165≈1154，電流分配符合邏輯，同樣也能推算出是F線故障，更能推判出是AT所至分區所間F線故障。

4.故障點的判斷

S：故障點距變電所的距離

L：變電所距AT所的距離

D：AT所距分區所的距離

InIn+1：AT所與分區所的AT中性點吸上電流

利用AT吸上線電流的公式進行計算

如果利用AT中性點電流1481 A來計算誤差相對較大，廠家就是利用AT中性點電流進行計算的。

按照工區對該地點附近沒有進行分區段，發現21.5km處有樹木搭接在F線與PW線上，有放電痕跡。

5.總結

（1）根據電流網絡分布圖，可以快捷地分析出故障類型、故障電流分布特點等，對日常的故障分析有較重要的指導意義。

（2）與生產廠家聯系，完善故障類型判斷功能，增加AT所、分區所AT變中性點電流判斷項目。

（3）AT變電所雖然顯示T線電流大于F線電流，但是不能作為判斷故障類型的依據。

（4）在AT供電方式下，利用吸上電流比測距，F線故障一般計算誤差較大。若分析出是第二區段F線故障，在利用中想點電流進行計算時，要考慮到變電所的回流，應予以減除，進行人工計算時，提高故障點判斷的準確性。

（5）測量出供電臂區間各點的吸上電流比值，通過查閱比對，可以較為準確地判斷故障距離。建議推廣使用。