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        普速鐵路接觸網(wǎng)金屬性跳閘的分析與判斷

        2021-04-22 10:51:22中國鐵路上海局集團有限公司調(diào)度所
        上海鐵道增刊 2021年1期
        關(guān)鍵詞:嘉善電抗饋線

        楊 林 中國鐵路上海局集團有限公司調(diào)度所

        1 故障跳閘概況

        2021 年 4 月 2 日 22 時 12 分 05 秒 939 毫秒,嘉善 變電所214DL(滬昆113 單元)跳閘,距離I段動作,重合閘成功,電壓17.22 kV,電流3038 A,阻抗角64.5°,故標12.67 km。天氣,晴,微風(fēng)。

        2 故障跳閘原因分析

        2.1 保護定值整定及動作分析

        2.1.1 214DL保護定值(見表1)

        表1 214DL保護定值

        2.1.2 動作情況

        嘉善變電所214DL 距離I 段電阻定值:22.44 Ω,電抗定值:6.36 Ω,線路阻抗特性角75°;跳閘故障電量為:電阻值:2.37 Ω,電抗值:4.98 Ω,阻抗角64.5°,滿足距離I 段保護動作條件,保護正常出口,斷路器跳閘(見圖1)。

        圖1 214DL動作情況

        結(jié)合故障錄波數(shù)據(jù)的分析,與故障報文基本一致,綜上所述,保護裝置動作正常。

        2.2 設(shè)備巡視情況

        (1)變電所巡視所內(nèi)設(shè)備無異常。

        (2)供電工區(qū)巡視發(fā)現(xiàn)嘉興東站3 道059#斜腕臂絕緣子有燒傷痕跡且有遺留的異物,支柱下方有燒毀的異物殘渣(疑似氫氣球)。初步分析為氫氣球短接斜腕臂絕緣子引起跳閘。

        2.3 保護裝置測距情況

        裝置故標為12.67 km,實際故障點15.454 km,故標誤差2 784 m。原因分析如下:

        2.3.1 查閱以往跳閘信息及故測修改信息

        (1)查閱以往跳閘信息,發(fā)現(xiàn)214 饋線2010 年至今跳閘(不包含此次)13次,發(fā)現(xiàn)明顯故障點4次,如表2所示。

        最近一次跳閘為2021 年1 月15 日,飛鳥短接26603 次電力機車車頂設(shè)備導(dǎo)致嘉善變電所214DL 跳閘,故標指示11.02 km(K102+860),飛鳥發(fā)現(xiàn)位置為嘉善至嘉興東區(qū)間下行線427#-429#之間(K105+211 處),26603 次列車停于嘉善至嘉興東區(qū)間下行線K105+459 處??紤]列車行駛方向及制動滑行距離較長,對接觸網(wǎng)故標前后兩公里及故標至停車位置間接觸網(wǎng)巡視未發(fā)現(xiàn)明顯故障痕跡。

        (2)查閱嘉善變電所以往故測修改信息,因歷史故障查找未發(fā)現(xiàn)誤差較大故障點,饋線保護裝置測距定值未進行修改。

        (3)最近一次調(diào)整為2019年滬昆線綜自改造后對故障測距裝置測距定值進行了調(diào)整。

        (4)2019年綜自改造測距定值修改原則:

        結(jié)合歷史跳閘,按照供電線0.55 Ω/km,接觸網(wǎng)單位電抗0.4 Ω/km 整定,與上表歷史跳閘求得平均單位電抗基本一致。

        表2 以往跳閘信息統(tǒng)計

        2.3.2 故標與實際故障點相差較大的原因分析

        (1)嘉善變電所214 饋線2010 年至今跳閘(不包含此次)13 次,發(fā)現(xiàn)明顯故障點4 次,未發(fā)現(xiàn)誤差較大故障點,因此測距定值未進行修訂。

        (2)2020 年 6 月因嘉興站改造,嘉善變電所214 供電臂末端嘉興分區(qū)所退出運行,運行方式由原來復(fù)線上下行并聯(lián)運行改為單線運行,當(dāng)214饋線發(fā)生故障時,原來并聯(lián)運行上下行存在互感,現(xiàn)單線運行,互感消失,同一故障點故障電量發(fā)生變化,導(dǎo)致測距誤差較大。

        (3)分析故障錄波,如下:

        故障軌跡顯示故障時電抗值在2.17 Ω~2.35 Ω(縱軸)間浮動,對應(yīng)一次值4.98 Ω~5.39 Ω。

        通過故障報文及錄波分析,發(fā)現(xiàn)電抗值在短時間內(nèi)變化較大,本次跳閘經(jīng)歷了暫態(tài)到穩(wěn)態(tài)過程,故障電抗最終穩(wěn)定在 2.26 Ω 左右,對應(yīng)一次值5.179 Ω,與故障報文 4.98 相差較大。

        綜上所述,故標與實際故障點相差較大的原因為運行方式發(fā)生變化導(dǎo)致誤差變大,故障報文的電抗值非故障穩(wěn)定電抗值,進一步加大了誤差。

        3 金屬性跳閘保護信息特征分析

        3.1 保護動作類型

        3.1.1 電流速斷保護

        繼電保護速動性要求,保護裝置動作切除故障的時間必須滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和保障重要用戶供電可靠性。在各種電氣元件上,應(yīng)力求裝設(shè)快速動作的繼電保護。對于僅反應(yīng)電流增大瞬時動作的電流保護,稱為電流速斷保護。電流速斷保護的主要優(yōu)點是簡單可靠、動作迅速,因而獲得了廣泛的應(yīng)用。它的缺點是不可能保護線路的全長,并且其保護范圍受系統(tǒng)運行方式變化的影響較大。

        3.1.2 過電流保護

        過電流保護是其啟動電流按照躲過最大負荷電流來整定的一種保護,而在電網(wǎng)發(fā)生故障時,則能反應(yīng)于電流的增大,當(dāng)電流的幅值超過最大負荷電流值時啟動。在一般情況下,它不僅能夠保護本線路的全長,而且也能保護相鄰線路的全長。過電流保護在下級線路主保護拒動和斷路器拒動時作為遠后備保護,同時作為本線路主保護拒動時的近后備保護,也是過負荷時的保護。

        3.1.3 距離保護

        距離保護是反應(yīng)保護安裝處至故障點的距離,并根據(jù)距離的遠近而確定動作時限的一種保護裝置。測量保護安裝處至故障點的距離,實際上是測量保護安裝處至故障點之間的阻抗大小,故有時又稱之為阻抗保護。阻抗保護裝置的主要元件是距離繼電器,它根據(jù)其端子上所加的電壓和電流測知保護安裝處至短路點間的阻抗,稱為該繼電器的測量阻抗。當(dāng)短路點據(jù)保護安裝處近時,其測量阻抗小,動作時間短;當(dāng)短路點距保護安裝處遠時,其測量阻抗增大,動作時間增長。這樣就保證了保護有選擇性地切除故障線路。

        距離保護的動作特性:阻抗繼電器的類型很多,實現(xiàn)原理也不盡相同。最常用的有全阻抗繼電器、方向阻抗繼電器、具有偏移特性的阻抗繼電器等。它們的起動特性在阻抗復(fù)平面上是一個圓。圓的大小根據(jù)整定值調(diào)整繼電器得到。當(dāng)阻抗繼電器量測到的阻抗落在圓內(nèi)時,繼電器起動;當(dāng)量測到的阻抗落在圓外時,繼電器不動。阻抗繼電器的動作特性除圓以外還有直線特性、割線特性、平行四邊形特性等。

        3.2 跳閘電氣參數(shù)特征

        電壓低(17 000 V 以下)電流較大(1 000 A 以上)阻抗角在700左右,可以判斷為金屬性接地故障。電壓較高(20 000 V 以上)電流較?。? 000 A 左右)阻抗角在400以下,可以判斷為過負荷(電力機車過負荷阻抗角 100~250左右)。牽引所兩個方向同行別(上行或下行)饋線同時跳閘,電壓較高(2 0000 V以上)、電流較大(2 000 A 左右)、阻抗角相差1800左右,可以判斷為電力機車帶電過分相或分相開關(guān)閉合。上下行同時跳閘,且兩個饋線跳閘報告基本一致,可判斷為上跨電力線或其它高空金屬物同時墜落在上下接觸網(wǎng)上并接地。跳閘報告中諧波含量較大且出現(xiàn)二次諧波,可判定為電力機車內(nèi)部故障。阻抗 I、II段后加速同時動作,電流較大(2 000 A 以上),可判定為接地故障。

        4 改進措施

        (1)認真分析跳閘報文,從中總結(jié)經(jīng)驗規(guī)律,結(jié)合線路和牽引所設(shè)備實際運行情況,完善整定值的設(shè)定,優(yōu)化繼電保護裝置。

        (2)做好線路防雷工作,對雷擊故障及時查找排除。

        (3)加強重點設(shè)備的巡查力度,安排線路定期巡視。組織重點設(shè)備的專項檢查活動,防患于未然。重點設(shè)備可以安排包保人,加強職工的工作積極性。

        (4)強化職工教育培訓(xùn),加強職工業(yè)務(wù)能力,完善應(yīng)急預(yù)案,開展針對性的應(yīng)急演練,提高應(yīng)急處置能力。

        5 結(jié)束語

        牽引供電系統(tǒng)工作人員必須鐵路接觸網(wǎng)故障跳閘高度重視,吸取以往跳閘的經(jīng)驗,紙質(zhì)好各方人員進行跳閘原因查找,多方收集信息,及時發(fā)現(xiàn)跳閘隱患,快速找到跳閘原因,迅速恢復(fù)故障設(shè)備,才能確保牽引供電設(shè)備的可靠運行,保障鐵路的運輸暢通。

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