趙朝蓬 上海鐵路局供電處

高速鐵路在系統(tǒng)聯(lián)調聯(lián)試中至少需選取一個供電臂按照設計的運行方式進行接觸網(wǎng)短路試驗，以驗證變電所綜合自動化系統(tǒng)繼電保護動作的正確性、饋線故障測距裝置的精準度、SCADA系統(tǒng)信息傳輸?shù)恼_性。同時，對通信信號系統(tǒng)電磁兼容、綜合接地系統(tǒng)的技術性能與指標等進行驗證與評價。短路試驗組織復雜，涉及到供電、信號、通信、工務、運輸、調度等多部門協(xié)同工作，試驗數(shù)據(jù)十分珍貴。本文對供電專業(yè)的相關內(nèi)容及試驗結果分析工作進行介紹：

1 短路試驗的主要測試內(nèi)容

我局高鐵短路試驗一般選取一個供電臂的第一、第二AT段的特定處所各進行一次T、F線對地短路試驗，測試牽引變電所、AT分區(qū)所、AT所接觸網(wǎng)短路電壓、電流參數(shù)，并記錄波形?，F(xiàn)場通過真空斷路器合閘短路的方式可驗證饋線重合閘及直供方式下的故障測距情況，通過SCADA系統(tǒng)功能測試可驗證"三遙"功能。

2 試驗結果的信息收集與分析

每一次短路測試后，及時利用綜自系統(tǒng)，提取變電所、AT所、分區(qū)所保護動作名稱、動作時間、接觸網(wǎng)短路電壓、電流參數(shù)及波形、故障點標定裝置數(shù)據(jù)，收集調度端SCADA系統(tǒng)信息、現(xiàn)場各專業(yè)設備檢查信息等。試驗牽頭單位組織進行現(xiàn)場初步分析，對異常情況組織專題分析，直到排除隱患。

3 短路試驗異常結果的分析與改進

故障測距裝置數(shù)據(jù)誤差分析與改進。分析直供、AT供電方式下的正負誤差數(shù)值，通過調整參數(shù)，以提高測量精準度。

（1）直供方式下故障測距裝置誤差分析。直供測距數(shù)據(jù)包含饋線保護裝置的故障測距模塊、故障測距裝置兩種，均是按設計定值整定，如XX高鐵的關鍵參數(shù)-單位電抗一次值：T線第一段0.309 Ω/km，T 線第二段 0.302 Ω/km ，F(xiàn)線 第 二 段 0.467 Ω/km，F(xiàn) 線 第 二 段0.453 Ω/km，架空供電線 0.359 Ω/km。TR短路試驗時，直供測距誤差為400 m，通過算式計算，將單位電抗由原先的0.309調為0.294，即可大幅縮小誤差。一般而言，根據(jù)直供方式下電抗與距離呈現(xiàn)的線性關系，對單位電抗做適當?shù)恼{整，測距誤差可控制在100 m之內(nèi)。

（2）AT供電方式下故障測距裝置誤差分析。AT故障測距較復雜，目前國內(nèi)主流廠家的原理相同，但算式有小差異，如圖1、表1為寧杭高鐵一次短路試驗的故障測距裝置電流分配圖表及誤差。

圖1 寧杭高鐵故障測距裝置電流分配圖

（3）影響AT方式測距誤差的因素分析。某廠家的“AT中性點吸上電流比原理”測距公式如下：

根據(jù)公式可把影響故障測距誤差的因數(shù)分為兩類，一是需實際采集的數(shù)據(jù)IGn、IGn＋1，取決于同一供電臂上多臺故障測距裝置數(shù)據(jù)采集的同步性及準確性；二是需整定的參數(shù)，包括 Ln、Dn、Qn、Qn＋1、Kn、Kn＋1，取決于現(xiàn)場實際參數(shù)及經(jīng)驗數(shù)據(jù)。

AT全并聯(lián)供電方式較復雜，國內(nèi)故障測距技術起步雖晚但已趨于成熟，只要做好分段計算單位電抗等基礎工作，通過短路試驗及運行中的實際數(shù)據(jù)不斷修正Q值、K系數(shù)，測量誤差會越來越小，可縮小到1km以內(nèi)，最小的可達幾十米。

4 報警信號異常分析

此類異常一般是綜自系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)通道的問題，如某處通道中斷，造成信息無法上傳，綜自系統(tǒng)未發(fā)出信號，或某設備因通信規(guī)約等問題未能傳送等，結合系統(tǒng)原理圖與故障現(xiàn)象，對現(xiàn)場設備進行檢查檢測，分段檢測電評信號，通過邏輯分析、推理即可發(fā)現(xiàn)問題。

5 饋線繼電保護異常動作分析（包含3個案例）

（1）案例1：合蚌高鐵短路試驗中，在分區(qū)所附近的F線對地短路時，變電所綜自系統(tǒng)報文中出現(xiàn)T線電流比F線大（在T線對地短路時，綜自系統(tǒng)中又出現(xiàn)F線電流比T線大）的問題。

初步推測是T/F線的二次線接反，經(jīng)檢查確是分區(qū)所GIS柜內(nèi)T線、F線的電流互感器二次接線接反了。接線整改后，保護動作正常。

（2）案例2：合蚌高鐵短路試驗中，接觸網(wǎng)短路時引起與牽引變電所合建的劉府10 kV配電所貫通線饋線過電流保護跳閘的問題。

經(jīng)深入檢測分析，跳閘原因：一是電力電纜兩端的鎧裝層均直接接地，在接觸網(wǎng)短路或動車組取流時牽引變電所地回流大，電纜鎧裝層有較大電流流過；二是常賽10 kVGIS的電纜及其鎧裝層穿過電流互感器時鎧裝層接地的小電纜未一起穿過，使得在電纜鋼鎧和接地線上的電流在電流互感器處不能互相抵消，感應電流達到了過流動作整定值。

整改措施：一是電纜一端接護層保護器，避免電纜鎧裝層直接形成電流通道，二是將鎧裝層接地的小電纜反方向穿過電流互感器，使得在護層保護器擊穿情況下時兩者電流互相抵消，不會造成誤動作。

（3）案例3：寧杭高鐵短路試驗中，靠近分區(qū)所的F線對地短路時，出現(xiàn)主保護－距離保護未跳閘而出現(xiàn)后備保護－高阻保護跳閘的問題。經(jīng)檢查是保護整定值范圍設定有問題，需要進行調整。

從現(xiàn)場采集的波形來看，確實是高阻Ⅰ段動作的，波形如下：

圖2 寧杭高鐵某次短路試驗綜合波形

將上述波形分解成3個部分來看：

一階段，213、214 同時跳閘，213 和214的T線和F線電流幾乎是重合的，在故障發(fā)生后的8個半周波，故障電流切除。

圖3 寧杭高鐵某次短路試驗分解波形之一

二階段，電壓恢復，2s后保護重合閘啟動。

三階段，重合閘在永久故障上，214再次跳閘，F(xiàn)線故障電流維持了29個周波，580 ms，饋線的高阻I段跳閘的（時間定值為500 ms）。

圖4 寧杭高鐵某次短路試驗分解波形之二

阻抗保護未動作的原因分析：雖然214動作報告中的阻抗值在定值范圍內(nèi)，但是由于阻抗時間定值為100 ms，從裝置中的保護啟動和返回報告來看，在高阻保護啟動到高阻保護出口的這段時間內(nèi)，214所測得的阻抗值在阻抗整定值的邊界頻繁波動，導致阻抗保護未能滿足出口條件，所以阻抗保護未能動作。

根據(jù)上述分析情況，對阻抗保護的整定值進行調整，即適當擴大保護范圍，調整后運行中保護跳閘正常。

6 結束語

通過對試驗情況的常規(guī)分析，特別是對異常數(shù)據(jù)的深度挖掘，可以排查故障、指導系統(tǒng)設計及廠家調試等，為安全可靠運行打下堅實基礎，真正實現(xiàn)短路試驗寶貴數(shù)據(jù)的價值。