摘要：动车组不降弓带负荷通过接触网分相关系区或接触网分相隔离开关闭合状态下动车组通过时，极易发生接触网相间短路引起牵引所断路器动作，本文对沪昆高铁一起接触网相间短路故障进行分析，提出和优化在处理此类故障时的建议。
关键词：关节式分相；相间短路；原因分析；应急处置
铁路牵引供电系统中每隔20~25km会设置一处接触网电分相，一般位于同一牵引所两端不同相的供电臂之间，或者两个不同牵引所末端分区所处。接触网电分相可分为器件式和关节式两种，为适应高速铁路运行要求，一般设置关节式电分相；反之，则设置器件式。
随着中国铁路上海局集团有限公司管内电气化铁路和高速铁路运行里程不断增加，各种型号电力机车、动车组不断投入运营，牵引供电系统接触网相间短路故障时有发生，严重影响了铁路供电安全可靠性和对行车运输秩序造成很大影响，在现有牵引供电运行方式和机车条件下，如何让路局供电调度更高效的判断、指挥处理接触网相间短路故障和减少对运输秩序的影响是值得我们认真思考的问题。
1.故障跳闸经过
2019年1月30日17:50:46 沪昆高铁衢州2#牵引所211DL（923单元）、212DL（924单元）、213DL（925单元）相继动作跳闸，均报高阻接地Ⅰ段出口、重合成功，故障距离：0.80km，公里标405.82km，下行T-R故障。
1.1保护动作情况如表1所示
表1 馈线保护装置动作情况
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2现场基本情况
2.1供电设备情况
衢州2#牵引所211DL、213DL馈线供电范围分相对应公里标：K380+566至K406+399和K407+070至K423+014。 衢州2#牵引变电所下行分相为11跨两端口锚段关节式电分相，起始里程为K406+470，终止里程为K406+995，分相总长度为525米。分相起锚支柱号为257#，落锚支柱号为283#。分相杭州侧供电单元为沪昆高铁923供电单元、长沙侧供电单元为沪昆高铁925供电单元，如图2所示。
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图2 沪昆高铁923、925单元分相示意图
2.2跳闸时供电臂内列车运行情况
跳闸时间时，衢州2#牵引所923—926单元4个供电臂内共有动车组3趟（上行2趟，下行1趟），司机、机械师均未反应有异常情况。通过查阅调监和回看分相处视频，发现在跳闸时，下行有一趟G1359次动车组正从923、925单元分相通过，初步怀疑是动车组通过引起相间短路跳闸。动车组具体位置如图3所示。
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图3 跳闸时G1359次动车组位置示意图
3.原因分析
3.1故障报文分析
经查衢州2#牵引所断路器保护定值单中电流互感器变比1500,电压互感器变比275。根据跳闸报文和已知参数，结合图3动车组行驶路径，利用余弦定理可求得相关电气量的其他参数。
（1）923与925相间短路时，UT1,UT2 相位角缩小为12.5度，T1与T2之间的相电压下降至6425V,且超前故障电流相位角42.5度，成高阻特性状态。
（2）924与925相间短路时，UT1,UT3 相位角缩小为17.7度，T1与T3之间的相电压下降至8877V,且超前故障电流相位角48.7度，成高阻特性状态
（3）924通过末端接触网环供至首端，回路中电抗值较大，所以924和925发生相间短路时，两供电臂电压相位角较923与925之间的相位角大，短路相间电压与相间电流夹角也变大。
所以综上数据分析本次馈线跳闸阻抗一段保护未动作原因：211馈线测量阻抗落在第四象限，213馈线测量阻抗落在第二象限，均在保护定值以外，不满足动作条件。过流保护未动作原因：动作电流达到定值但是不满足低电压启动条件。高阻一段动作原因：TF合成电流大于动作值1400A，高阻接地一段电流0.96A，折算一次ΔIdz为1500×0.96=1440A＜故障时电流3765A，本次保护动作在其保护范围内，保护动作正常。
3.2 本次跳闸原因分析
经调阅衢州2#牵引变电所监控视频发现，跳闸时刻G1359次列车（CRH400AF-A，16节长编）刚好经过分相处，受电弓经过分相杭州侧断口附近时无异常，受电弓通过分相长沙侧断口附近时，分相杭州侧断口附近有明显放电现象。后续巡视发现分相关系区内有吊弦断裂，承力索烧伤断股，具体位置见图4.
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图4设备损坏情况示意图
综上初步原因分析为G1359次动车受电弓经过261#-263#支柱间时（分相杭州侧断口），261#-263#支柱间工支吊弦因疲劳下部断裂，由于弓网振动剧烈，该吊弦在断裂瞬间弹起搭接缠绕至非支承力索上，将沪昆高铁923单元同分相中性区短接，使中性区带上923单元的电；列车继续前行，当受电弓运行至分相至277#-279#支柱间（分相长沙侧断口）由中性区向沪昆高铁925供电单元过渡的瞬间，造成923供电
4.整体装置应用
装置采用LoRa物联网无线通信网络，使各电器的实时能耗数据发送到用户手机客户端或其他智能设备通过管理系统软件有效的观测到家庭当前用电情况，及时的发现高能耗或正做无用功的家用电器，并对家用户电器的能耗进行综合管理。如图3所示。
5.结论
基于家庭用电能效的监测和管理两方面，研制了能够实时监测家用电器能耗的智能设备，采用LoRa物联网无线通信网络，使各电器的实时能耗数据发送到用户手机客户端或其他智能设备，方便用户对家用户电器的能耗进行综合管理。监测系统可以使各家庭成员改变不好的用电习惯、降低能耗、节约用电、节省电费，为当前家庭直流微电网的建设和应用提供很好的基础数据。
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论文作者:巩伟
论文发表刊物:《电力设备》2019年第22期
论文发表时间:2020/4/13
标签：车组论文; 相位角论文; 单元论文; 衢州论文; 动作论文; 故障论文; 断口论文; 《电力设备》2019年第22期论文;