中国铁路上海局集团有限公司南京供电段江苏南京210011
摘要：结合合褔高铁安徽段牵引供电系统运行情况，对两起AT供电故障实例进行解读剖析，从理论上分析故障点，指导现场故障查找，为一线人员提供技术支持，并对现场牵引供电运行维护提出可行性建议。
关键词：牵引供电；AT供电；故障查找
1、引言
近年来，我国高速电气化铁路快速发展，高铁、客专新线运营里程爆发式增长，同时带来设备维护工作量的剧增。国家高铁技术愈发成熟，设备国产化率大大提高，也导致设备型号呈现多样性。AT供电方式广泛运用，在其相比其他供电方式的优越性外，带来的是设备数量大大增加。由此给检修维护人员带来极大压力，一是设备数量多，二是厂家型号繁杂，如何提高现场设备运行质量，加强故障抢修效率，是现场一线人员所关心的焦点。
合褔高铁安徽段于2015年6月开通，采用全并联AT供电方式，供电设备多位于皖南山区，雨水较多，雷击频繁，因此设备故障跳闸率较高。本文主要通过对2起故障报文解读，分析供电臂电流分布，指导现场对故障进行检查处理和提供理论依据，提高现场一线技术人员专业能力，从实际角度出发，提出可行有效的建议。
2、泾县牵引所故障跳闸分析
2.1、故障信息
2016年4月6日13:46，合福高铁泾县牵引所211、212DL跳闸，重合成功。报文显示下行T-F故障,故障距离=9.76km，公里标=1176.80km,当时天气为雷雨。
表1泾县牵引所故障报文
2.2、故障分析
AT变在运行时，T线、F线电流等大同相，所以均分吸上电流。结合供电臂内各所亭馈线电流大小及角度，运用基尔霍夫定律即可获得故障时电流分布情况，如图1所示。
图1
吸上电流I牵引所＞IAT所＞I分区所，所亭吸上电流越大，说明故障点距离此所亭越近，且故障距离=9.76km，二者结合可判断故障点在第一区段——泾县牵引所与南陵AT所之间接触网供电线。
报文显示为下行T-F故障，即故障时T线与F线存在短路电流，但根据电流分布情况进行计算，下行T线1411A≈1405A+10A，下行F线1172A≈1163A+8A，二者之间并不存在短路电流。反观上行T线和F线电流分布情况，不能满足基尔霍夫定律。由此，现场怀疑故测数值存在问题。
针对分析存在疑问，现场在此供电臂有机车运行时，在泾县牵引所进行故标测试，从测试上传的报文分析，各回路电流数值正常，说明各所故测装置接线正确。
确定电流数值正常后，再返回对故障情况进行分析。因为上行电流不平衡，所以假定故障发生在上行。上行T线流出故障点电流IT=2228A+1457A+20A=3705A，上行F线流入故障点电流IF=1829A+1100A-6A=2923A，三座所亭总吸上电流I吸上=645A+136A+20A=801A。三者存在如下关系：IT≈IF+I吸上，证明假设成立，且故障原因是上行T线、F线同时对大地放电,见图2。
图2
2.3、故障查找结果
根据分析情况，4月7日凌晨天窗点，网工区对接触网设备巡视检查时发现南陵至泾县区间K1176+500,上行116#支柱平腕臂绝缘子及AF线悬瓷均有雷击烧伤痕迹。根据现场绝缘子损伤情况及当时天气状况，分析为雷击导致腕臂及AF线绝缘子同时对接触网支柱放电接地，造成绝缘子破损，形成T-F-R故障。
于此同时，针对故测装置判断错误情况，供电段技术科联系综自厂家（凯发）对故障测距装置中T-F故障类型的程序进行改进。
3、旌德牵引所故障跳闸分析
3.1、故障信息
2017年5月17日21：12，合福高铁旌德牵引所213、214DL跳闸，重合成功。同时集义亭AT所1#自耦变差流动作，自动切换至2#自耦变运行。故标显示下行F-R故障，故障距离为12.24km,对应公里标K1246+100。
表2旌德牵引所故障报文
表3集义亭AT所差动故障报文
3.2、故障分析
故障发生后，调度通知网工区及变电检修工区出动，分别对故标附近供电线、集义亭AT所进行检查。网工区人员上道检查线路，汇报未发现异常。集义亭AT所内，现场人员对1#AT变本体、高压室GIS开关柜、电缆夹层高压电缆等进行检查，汇报未发现异常。
现场分析差动故障情况，AT变差动电流ICD=IT-IF，取T、F电流矢量差，ICD=4.76A，大于动作定值，差动保护正常动作。根据报文情况可以得出：故障发生瞬间，流互检测T、F相电流反向。AT变T、F电流正常情况下等大同相，只有当AT变送电瞬间，或者AT变至断路器某一设备（AT变、高压电缆、避雷器、流互、GIS柜等）发生异常，可导致T、F电流相位出现偏差。现场发现故标显示故障距离12.24km与测距装置中定值设置第一AT区段12.237km基本吻合，同时根据一系列保护、开关动作时间，可以判定：因1AT变差动保护动作，同时导致距离一段保护动作，引起牵引所213、214DL跳闸，当集义亭AT所1AT跳闸切除故障后，牵引所213、214DL重合成功，随后集义亭AT所2AT自投。
通过上面分析，故障点在集义亭AT所1AT附近，但自耦变本体未见异常，因此故障分析的突破口在1AT变T、F电流相位，找到相位异常原因，就能找到故障点。
故障瞬间，整个供电臂电流分布图如下：
图3
供电臂上行T线电流1415A≈1225A+189A，上行F线电流1555A+187A≈1740A，下行T线电流1408A≈1217A+189A，下行F线1563A+191A≈1748A，电流平衡，再次证明故障点不在接触网上。
牵引所：1415A+1408A+310A≈1563A+1555A
分区所：766A≈191A+187A+189A+189A
AT所：4880A+1748A+1740A-1217A-1225A≈4880A+310A+766A=5956A，这一数值说明1AT对地放电。结合故标显示下行F-R故障，可对潮流分析进一步明确，如下图：
图4
IT=1217A+1225A=2442A≈1.96A*1250=2450A，即为流互采集T相电流。
IF2=1748A+1740A=3448A≈2.80A*1250=3500A，即为流互采集F相电流。
IF1=4880A-IT=2438A≈IT=4880A/2，说明在此故障情况下，自耦变T、F桩头处电流也为等大同相。同时也表明故障点在1AT变F相桩头与电流互感器之间。
3.3、故障查找结果
5月18日，变电检修人员根据分析结果再次检查集义亭AT所设备，发现1AT变的F相电缆头存在烧伤痕迹。现场测试发现电缆绝缘下降，后经电缆头解剖发现，电缆头制作工艺存在问题，主导体受损，导致存在放电直至击穿。
图5
4、结语
现场技术人员对两次故障跳闸进行了及时有效的分析，不仅在第一时间指导现场故障查找，提高现场故障处理效率，同时发现所亭其他隐秘问题，及时进行解决，消除设备存在隐患，充分体现了一线人员掌握相关专业知识的重要性。
结合高铁、客专运行维护经验，发现引起跳闸故障不仅仅是因为接触网设备原因造成，也发生过很多因为所亭二次接线松动、极性接反，或是定值存在问题、保护配置不合理，或一次设备存在隐患等引起整个供电臂跳闸。在对故障进行分析时，需要对整个供电系统进行联动剖析，还原故障现场，深入探究原因，为现场故障查找、后续处理和防范做好技术支持。而在生产现场，往往是接触网专业分析网故障，牵引变电专业分析所亭问题，没有纵观全局，比较片面。
针对此情况，结合现场实际，有如下建议：
（1）现场技术人员必须掌握报文解读能力，第一时间梳理故障信息，判断故障情况，指导现场故障处理；
（2）做到一闸一档，每一起跳闸必须从整个牵引供电系统角度分析，囊括接触网和变电专业，判断每一个数据、保护装置触发是否正常可靠；
（3）牵引变电所亭检修维护人员定周期对各供电臂有负载情况下召测故标数据，分析故标装置以及各流互、压互采集数据是否正常，以判断设备是否存在隐患，确保供电设备运行正常。
本着以上几点原则，在合褔高铁安徽段、宁安客专、合芜电气化运行过程中出现几起因所亭设备人为设置错误、二次接线异常和一次设备放电导致跳闸故障，现场及时运用电流分析，判断故障原因，指导故障处理，快速有效的恢复了牵引供电系统正常运转。
参考文献
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作者简介
金同凌.中国铁路上海局集团公司南京供电段芜湖检修车间，助理工程师。