謝俊

摘 要：通過分析滬昆高鐵湖南境內(nèi)婁底南—邵陽北區(qū)間20～21#箱變之間的一級(jí)電力貫通線故障案例，對(duì)利用電量趨勢(shì)曲線圖分析判斷短路故障區(qū)段的原理進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：箱變；貫通線；電量趨勢(shì)；短路故障

中圖分類號(hào)：TM75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.05.083

電力是鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)中的重要能源，它與提高運(yùn)輸效率、保證行車安全有著密切的關(guān)系。鐵路電力系統(tǒng)主要由鐵路沿線變配電所（站）、貫通電力線路、自動(dòng)閉塞電力線路、低壓配電系統(tǒng)和配套電力設(shè)施組成，擔(dān)負(fù)著為鐵路沿線供電的任務(wù)。

在電力系統(tǒng)中，短路是各種系統(tǒng)故障中出現(xiàn)最多、情況最嚴(yán)重的一種。所謂“短路”，是電力系統(tǒng)中一切不正常的相與相之間或相與地（指中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)）之間發(fā)生通路的情況。比如，在電力線路中，因某種原因絕緣子被擊穿，導(dǎo)電相與大地之間的絕緣被破壞形成通路，即產(chǎn)生相與大地之間的短路。短路故障發(fā)生后，由于網(wǎng)絡(luò)總阻抗大大降低，導(dǎo)致在系統(tǒng)中產(chǎn)生高于正常工作電流幾倍甚至幾十倍的短路電流。強(qiáng)大的短路電流會(huì)對(duì)供電線路、供電設(shè)備造成嚴(yán)重的損害，因此，快速、準(zhǔn)確地查找故障區(qū)段的重任便落在了供電調(diào)度上。以往，常由電力檢修人員對(duì)整個(gè)區(qū)段進(jìn)行故障排查，至少需要幾天時(shí)間；或采用分段試送法，但短路電流對(duì)線路設(shè)備的沖擊較大，使排查的難度增大。

隨著SCADA系統(tǒng)在鐵路供電中的應(yīng)用，尤其是第三代SCADA系統(tǒng)中電量趨勢(shì)圖的出現(xiàn)，使我們能安全、快速地查找到故障區(qū)段。

本文通過案例分析闡述電量趨勢(shì)分析法的原理，并詳細(xì)說明如何利用電量趨勢(shì)分析法查找電力線路的短路故障區(qū)段。

所謂“電量趨勢(shì)分析”，就是對(duì)指定電力設(shè)備的電流、電壓和功率等電量信息進(jìn)行分析，并以曲線（圖形）的方式顯示，具有直觀、形象的特點(diǎn)。具體而言，可顯示電流、電壓和功率的實(shí)時(shí)趨勢(shì)和歷史趨勢(shì)。而對(duì)箱變中的這些圖形進(jìn)行比較和分析，可快速查找到短路故障區(qū)段。

1 電量趨勢(shì)分析法

1.1 電量趨勢(shì)分析法的判斷原理

電量趨勢(shì)分析法的判斷原理為：利用短路時(shí)站點(diǎn)電量趨勢(shì)曲線圖中電流突變的順序查找故障點(diǎn)，即短路時(shí)箱變電流從平穩(wěn)的正常負(fù)荷突變至較大的峰值，然后突變?yōu)?，再出現(xiàn)一較小的峰值，最后降為0.這可說明故障點(diǎn)在此箱變的后方（按第一次跳閘時(shí)的電流流向），直到找到電量趨勢(shì)圖中峰值電流出現(xiàn)時(shí)不同的2個(gè)相鄰箱變，這2個(gè)箱變間就是故障點(diǎn)的定位區(qū)段。

1.2 判斷故障的流程

電力貫通線短路跳閘停電后，應(yīng)迅速調(diào)出箱變電量趨勢(shì)圖，采用電量趨勢(shì)分析法判別故障區(qū)間。判斷出區(qū)段后，電調(diào)應(yīng)及時(shí)在調(diào)度端遠(yuǎn)方操作切除故障，電力貫通線開口，相鄰配電所送電至故障區(qū)段兩端的站點(diǎn)，從而做到停電時(shí)間最短、停電范圍最小。故障處理完畢后，應(yīng)及時(shí)（盡量選擇在天窗時(shí)間段內(nèi)）調(diào)整至正常運(yùn)行方式。

1.3 電量趨勢(shì)分析法的使用條件

當(dāng)監(jiān)控功能不完善時(shí)，將無法精確判斷故障區(qū)段和故障停電區(qū)段擴(kuò)大等風(fēng)險(xiǎn)。因此，被控點(diǎn)故障時(shí)應(yīng)及時(shí)處理，且系統(tǒng)功能需進(jìn)一步完善。

2 案例分析

2.1 基本情況

2015-01-13T04：23，滬昆高鐵湖南境內(nèi)婁底南配電所一級(jí)貫通334跳閘，過流Ⅱ段保護(hù)動(dòng)作。邵陽北配電所一級(jí)貫通332備自投失敗，婁底南—邵陽北區(qū)間一級(jí)貫通供電中斷。

2.2 保護(hù)整定

貫通饋出保護(hù)設(shè)置為：過流I段、過流II段、失壓保護(hù)和備供所設(shè)備自投。

調(diào)壓柜保護(hù)設(shè)置為：過流I段、過流II段。

2.3 電量趨勢(shì)分析法在案例中的應(yīng)用

2.3.1 調(diào)查事故情況

了解跳閘的基本情況，比如跳閘回路是一級(jí)，還是綜合貫通；跳閘前主供和備供；跳閘的具體時(shí)間（精確到秒）；保護(hù)動(dòng)作的名稱等。

在本案例中，跳閘前婁邵一級(jí)貫通線由婁底南配電所主供，由邵陽北配電所備供。婁底南配電所334跳閘時(shí)間是2015-01-13T04：23：16，邵陽北配電所332備自投跳閘時(shí)間是2015-01-13T04：23：17.

2.3.2 調(diào)閱故障電量趨勢(shì)曲線

時(shí)間選擇：以跳閘時(shí)間前、后1 min為時(shí)間段（2015-01-13T04：23：00—2015-01-13T04：23：59）。

選擇箱變查閱電流曲線時(shí)，一般先用1/2法，且先選最中間的監(jiān)控點(diǎn)電流曲線進(jìn)行判斷。滬昆高鐵婁底南—邵陽北區(qū)間共有箱變29臺(tái)，本例中選擇婁邵15#箱變和婁邵22#箱變。

2.3.3 對(duì)照電量趨勢(shì)曲線判斷故障區(qū)段

婁邵15#箱變電量趨勢(shì)曲線的特點(diǎn)如圖1所示。從圖1中可以看出，電流從平穩(wěn)的正常負(fù)荷突然上升至136.11 A（C相電流），然后突然下降為0，短暫停留后再次出現(xiàn)一較小峰值，最后降為0.00 A。

由圖1可見，第一時(shí)間檢測(cè)到故障電流出現(xiàn)較陡的峰值，證明主供所跳閘前此箱變處于電源與故障點(diǎn)之間，是第一次故障跳閘時(shí)短路電流的必經(jīng)之路。因此，故障點(diǎn)在此箱變的后方（按第一次跳閘時(shí)的電流流向），進(jìn)而找出在婁邵15#箱變往邵陽北配電所方向。

婁邵22#箱變電量趨勢(shì)曲線的特點(diǎn)如圖2所示。從圖2中可以看出，電流從平穩(wěn)的正常負(fù)荷突然下降為0，短暫停留后上升至161.84 A（C相電流），最終降為0.00 A。

由圖2可見，第一時(shí)間沒有檢測(cè)到故障電流，證明主供所跳閘前，此箱變處于電源與故障點(diǎn)之外，并不是第一次故障跳閘時(shí)短路電流的必經(jīng)之路。峰值是由備供所合閘送電時(shí)出現(xiàn)的短路故障電流引起，因此，障點(diǎn)在此箱變的前方（按第一次跳閘時(shí)的電流流向），進(jìn)而找出在婁邵15#箱變與22#箱變之間。

利用電量趨勢(shì)分析法，在婁邵15#箱變與22#箱變之間采用1/2法繼續(xù)縮小故障范圍，最終確定故障點(diǎn)在婁邵21#箱變與22#箱變之間。

利用箱變、遠(yuǎn)動(dòng)開關(guān)站和中繼站等可遠(yuǎn)程操作開關(guān)。切除故障點(diǎn)后，可恢復(fù)其他非故障區(qū)間的供電。

2.4 案例總結(jié)

事后查明，因滬昆高鐵湖南境內(nèi)婁邵20～21#箱變間一級(jí)貫通C相電纜故障，造成婁底南配電所一級(jí)貫通334跳閘，邵陽北配電所一級(jí)貫通332備自投失敗。這與供電調(diào)度利用電量趨勢(shì)分析法判斷電力貫通線故障區(qū)間在婁邵20～21#箱變之間一致。通過本案例，證明了采用電量趨勢(shì)分析法可快速、準(zhǔn)確地找到故障區(qū)段。

3 結(jié)束語

綜上所述，在鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)中，鐵路電力工作是鐵路運(yùn)輸?shù)闹匾M成部分，其主要任務(wù)是不斷提高供電的質(zhì)量和可靠性，以滿足鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)的需要。當(dāng)線路發(fā)生故障后，能否以最短的時(shí)間恢復(fù)供電，是衡量鐵路供電部門職工綜合技術(shù)素質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)。而電量趨勢(shì)分析法可縮短故障判斷、查找的時(shí)間，是一種合理、安全和可行的故障查找方法，具有較大的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]曾義.箱式變電站標(biāo)準(zhǔn)工程圖紙集萃.[M]北京：水利水電出版社，2004.

[2]白玉珉.電氣工程安裝及調(diào)試技術(shù)手冊(cè).[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

〔編輯：張思楠〕

Abstract： Through the analysis of Shanghai Kunming High-speed Rail territory of Hunan Loudi South-North Shaoyang between 20 ～ 21# box transformer substation level power supply through line fault case， this paper discussed the curve using the consumption trend graph analysis and judgment principle of short circuit fault zone.

Key words： box transformer substation； through line； consumption tendency； short circuit fault