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1、宁杭高铁接触网跳闸 知识汇总 20142014年年9 9月月 Xucheng SunshineXucheng Sunshine 内容提要内容提要 一、宁杭高铁接触网供电方式 二、宁杭高铁接触网保护配置 三、宁杭高铁跳闸开关动作逻辑顺序 四、宁杭高铁接触网短路故障测距原理 五、故障报告中的短路电流分布计算与分析 六、总结 七、附图 一、宁杭高铁接触网供电方式一、宁杭高铁接触网供电方式 1 1、正常（非越区）供电情况下的供电方式：、正常（非越区）供电情况下的供电方式： （1 1）全并联）全并联ATAT供电（正常运行情况下）供电（正常运行情况下） 特点：1）分区所和AT所的自耦变上下行并联上网运行
2、2）一个供电臂分为2个AT区段，牵引变电所AT所为第一AT区段，AT所 分区所为第二AT区段，当动车行驶在整个供电臂下行，AT所和分区所下行T线电 流最大，当动车行驶在第二区段，牵引所4条馈线电流基本相等，下行T线稍大， AT所-分区所2/3段时电流方向改变，上行同理。 3）AF线和接触线的电流方向相反，电压差为55kV，即 T/R/AF=+27.5kV/0/-27.5kV 4）AT供电情况下线路阻抗为马鞍状，为非线性阻抗，宁杭高铁接触网故 障测距装置在这种供电方式下跳闸采用吸上电流比原理进行测距，此原理适用于 全并联AT供电情况下的T-R/F-R故障跳闸测距 5）见附图1 一、宁杭高铁接触网
3、供电方式一、宁杭高铁接触网供电方式 （2 2）直接供电）直接供电 特点：1）AT所、分区所2台自耦变压器退出运行，解列成上下行单边直 供加回流供电 2）在此时若重合闸失败，则是在直供方式下跳闸，变电所测距装 置采用线性电抗法原理测距，所测得的故障点位置更为准确 3）见附图2 一、宁杭高铁接触网供电方式一、宁杭高铁接触网供电方式 （3 3）单边）单边ATAT供电供电 特点：某一行别重合闸发生永久性故障，另一行别重合闸成功，该行别自 耦变压器不解列，只解列故障行别的自耦变压器 见附图3 2 2、越区供电、越区供电 特点：通过合上分区所T/F双母分段之间的隔离开关，非故障变电所越过非 故障变电所和故
4、障变电所之间的分区所向故障变电所和该分区所之间的供电 臂供电的一种供电方式 见附图4 3 3、迂回供电（通过分区所环供）、迂回供电（通过分区所环供） 特点：在某一行别发生永久性故障，停电时间较长，不能立马恢复供电情况 下，为了缩小停电范围，通过断开故障点2边最近的绝缘锚段关节内的分段隔 离 开 关 ， 另 一 行 别 的 电 绕 过 分 区 所 到 达 下 行 供 电 见附图5 二、宁杭高铁接触网保护配置二、宁杭高铁接触网保护配置 1 1、牵引变压器保护、牵引变压器保护 1）主变主保护差动（速断电流）保护 带二次谐波闭锁的比率差 动保护 2）主变后备保护220kV侧低电压过电流保护 27.5k
5、V侧低电压过电 流保护过负荷保护（极端反时限）220kV侧进线失压保护 3）主变非电量保护重瓦斯保护 压力释放保护 温度II段保护 2 2、牵引变电所馈线保护、牵引变电所馈线保护 1）阻抗I段保护（主保护，保护本供电臂全长） 2）低电压启动过流保护（后备保护） 3) 电流增量保护（高阻接地） 4）阻抗段II保护（越区供电情况下，保护本供电臂全长及越过分区所 的下一供电臂） 二、宁杭高铁接触网保护配置 3 3、ATAT所馈线保护所馈线保护 1）失压保护 2）检有压重合闸 4 4、分区所馈线保护分区所馈线保护 1）失压保护 2）检有压重合闸 5 5、自耦变压器保护、自耦变压器保护 1）差动保护 2
6、）碰壳保护 3）非电量保护 三、宁杭高铁跳闸开关动作逻辑顺序三、宁杭高铁跳闸开关动作逻辑顺序 在时间分配上，不管上行还是下行故障，牵引所上、下行DL 同时100ms（出口时 间）跳闸；1s后AT所、分区所DL 失压跳闸；2s后牵引所上、下行DL 同时重合闸，有 故障的DL再跳闸，无故障的重合成功； 3s后AT所、分区所DL 检线路有压的重合，检 线路无压的不重合，从而切除故障线路，保证另一供电臂正常供电。 补充说明一点：当变电所进线失压时，此时供电臂停电，两侧AT所、分区所均自 动解列，由于自投动作时间或者强送合闸时间较长，AT所、分区所检压合闸时间很难 躲过自投时间或者强送合闸时间，从而需逐
7、所遥控合闸恢复供电。 线路故障后动作逻辑： 1）变电所上、下行馈线跳闸 2）AT所、分区所保护测控装置失压动作分闸 3）变电所馈线重合闸（直供模式），如为瞬时故障，则上下行馈线均合闸成 功，AT所、分区所自动装置检两侧有压自动合闸，恢复原供电模式；如为永久故 障，则非故障侧馈线重合成功，故障侧馈线保护后加速保护动作分闸，AT、分区 所自动装置因外部电压条件不具备检有压重合闸。 开关动作流程图开关动作流程图： 三、宁杭高铁跳闸开关动作顺序三、宁杭高铁跳闸开关动作顺序 下面就宁杭高铁7.19接触网销钉断裂引起跳闸，整个供电单元内开关动作和供电 方式变化过程做具体阐述： 2014年7月19日宁杭高铁
8、接触网跳闸事件开关动作及供电单元供电方式变化过程： 1、05点45分53秒前， 宁杭高铁宜兴牵引变电所，周墅AT所，夹浦分区所所组成 的上下行供电单元为全并联AT供电方式。 2、05点45分53秒时宜兴牵引变电所213、214断路器跳闸。 3、05点45分54秒（宜兴牵引变电所213、214断路器跳闸1s后），周墅AT所断路 器271、272跳闸，夹浦分区所断路器271、272跳闸，此时宜兴牵引变电所，周墅 AT所，夹浦分区所所组成的供电单元上下行同时停电;05点45分55秒(宜兴牵引变 电所213、214断路器跳闸跳闸后2s）时，宜兴牵引变电所213、214断路器自动重 合闸成功，2s后（0
9、5点45分57秒）夹浦分区所断路器271、272检有压自动重合闸 成功，3s后（05点45分58秒）周墅AT所断路器271、272检有压自动重合闸成功。 此时 宁杭高铁宜兴牵引变电所，周墅AT所，夹浦分区所所组成的上下行供电单 元恢复到全并联AT供电方式 4、05点45分58秒宜兴牵引变电所213、214断路器跳闸，1s后（05点45分59秒）， 周墅AT所断路器271、272跳闸，夹浦分区所断路器271、272跳闸，此时宜兴牵引 变电所，周墅AT所，夹浦分区所所组成的供电单元上下行同时停电. 5、06点14分23秒为了减小事故范围，强送电之前电调撤除宜兴牵引变电所213、 214断路器重合闸
10、 三、宁杭高铁跳闸开关动作顺序三、宁杭高铁跳闸开关动作顺序 6、06点14分49秒宜兴牵引变电所214断路器被电调强送成功，06点15分28秒宜兴 牵引变电所213断路器强送失败，此次的213馈线保护装置和变电所测距装置采用 的是线性电抗法原理，而不是吸上电流比原理，所测的位置最准确。 7、06点19分43秒电调通过远动操作，打开周墅AT所下行绝缘锚段关节内的4711 分段隔离开关，06点21分49秒06点26分39秒这段时间电调通过远动操作宜兴牵 引变电所213断路器，先合闸和后分闸都成功，排除宜兴牵引变电所至周墅AT所 的下行第一AT区段故障。 8、06点27分30秒08点00分01秒电调
11、通过远动操作先后打开宜兴牵引变电所 2131隔离开关（213断路器以分闸），断开214断路器，断开2141隔离开关，合上 周墅AT所下行绝缘锚段关节内的4711分段隔离开关。 9、08点00分01秒09点44分55秒对上下行停电抢修，此时宜兴牵引变电所213、 214断路器，周墅AT所271、272断路器，夹浦分区所271、272断路器都打开，AT 所，夹浦分区所自耦变解列退出运行 10、09点45分32秒先后闭合宜兴牵引变电所2141隔离开关、214断路器，恢复上 行单边直接供电，继续对下行抢修 11、10点29分19秒10点32分40秒电调通过远动操作先后对宜兴牵引变电所隔离 开关2131
12、、213断路器，周墅AT所271、272断路器、夹浦分区所271、272断路器 合闸操作，恢复上下行供电臂全并联AT供电。 四、宁杭高铁接触网短路故障测距原理四、宁杭高铁接触网短路故障测距原理 1 1、吸上电流比原理、吸上电流比原理 1）短路点到牵引变电所的距离和牵引网短路阻抗曲线图成马鞍状时 采用 2）适用于各种供电方式下的T-R、F-R、F-PW短路故障 3）Q-L表/图 4）公式 5）具体含义 2 2、线性电抗法原理、线性电抗法原理 1）短路点到牵引变电所的距离和牵引网短路阻抗成正比时采用 2）适用于AT供电方式下的T-F短路故障，直供短路故障 )/( 11 nnn IIIQ D QQ
13、QQ ll n )(1 21 1 五、故障报告中的短路电流分布计算与分析 案例：2014年2月13日14时48分34秒宁杭高铁669、670供电单元跳闸， 670单元重合闸成功，669单元重合闸失败。经巡视排查，跳闸原因为德 清至杭州东区间725#支柱的接触线补偿下锚底座上有在建鸟巢，造成短 路无法送电。 五、故障报告中的短路电流分布计算与分析 第一跳闸数据分析： 2014-02-13 14:48:35.259 仁和_牵引变电所1号故障测距 置（杭州方向故障测距装置） 故障点距离=9.86km 公里标=237.88 下行/TR故障/吸上电流比原理 T线电压=6910.80V F线电压=7579
14、.39V TF电压=14487.76V 吸上电流1=996.58A 吸上电流2=0.30A 总吸上电流=996.79A 上行T线电流=1468.51A 上行F线电流=1002.01A 下行T线电流=1534.35A 下行F线电流=1010.30A 仁和AT所测距数据 T线电压=3835.96V F线电压=5431.21V TF电压=9251.86V 吸上电流1=2.23A 吸上电流2=2746.96A 总吸上电流=2749.19A 上行T线电流=1140.32A 上行F线电流=696.05A 下行T线电流=2515.87A 下行F线电流=683.54A 杭州北1#分区所测距数据 T线电压=30
15、97.50V F线电压=4079.25V TF电压=7164.06V 吸上电流1=1149.90A 吸上电流2=1.36A 总吸上电流=1150.94A 上行T线电流=291.92A 上行F线电流=278.11A 下行T线电流=865.08A 下行F线电流=296.07A 五、故障报告中的短路电流分布计算与分析 馈线保护装置数据： 2014-02-13 14:48:34.784 仁和_牵引变电所 213馈线保护装置 过流出口 出口时间=104.00ms 馈线电压UT=6946.00V 馈线电压UF=7785.00V 馈线电压UTF=14729.00V T线电流=1545.00A F线电流=10
16、05.00A ITF电流=2550.00A TF一次电阻=2.18 TF一次电抗=5.33 阻抗角=67.60度 TR一次电抗=4.11 FR一次电抗=7.20 故障测距=13.29km 2014-02-13 14:48:34.785 仁和_牵引变电所 214馈线保护装置 阻抗I段出口 出口时间=104.00ms 馈线电压UT=7092.00V 馈线电压UF=7774.00V 馈线电压UTF=14861.00V T线电流=1485.00A F线电流=1005.00A ITF电流=2475.00A TF一次电阻=2.24 TF一次电抗=5.54 阻抗角=67.80度 TR一次电抗=4.38 FR
17、一次电抗=7.26 故障测距=14.18km 五、故障报告中的短路电流分布计算与分析 第二跳闸数据 2014-02-13 14:48:37.449 仁和_牵引变电所1号故障测距装置（杭 州方向故障测距装置）仁和_牵引变电所 测距数据 故障点距离=9.29km 公里标=237.81 下行/TR故障/线性电抗比原理 T线电压=11263.74V F线电压=13735.69V TF电压=24991.70V 吸上电流1=3643.88A 吸上电流2=0.78A 总吸上电流=3643.10A 上行T线电流=1.61A 上行F线电流=0.82A 下行T线电流=3639.79A 下行F线电流=1.12A 仁
18、和AT所测距数据 T线电压=123.94V F线电压=108.55V TF电压=18.68V 吸上电流1=2.58A 吸上电流2=1.85A 总吸上电流=4.36A 上行T线电流=1.53A 上行F线电流=1.47A 下行T线电流=0.63A 下行F线电流=1.13A 杭州北1#分区所测距数据 T线电压=706.36V F线电压=16271.36V TF电压=16570.77V 吸上电流1=0.31A 吸上电流2=0.35A 总吸上电流=0.56A 上行T线电流=0.11A 上行F线电流=0.46A 下行T线电流=0.40A 下行F线电流=0.43A 五、故障报告中的短路电流分布计算与分析 第
19、三跳闸数据分析： 2014-02-13 14:55:13.998 仁和_牵引变电所1号故障测距装 置（杭州方向故障测距装置） 仁和_牵引变电所测距数据 故障点距离=2.16km 公里标=230.67 下行/TR故障/吸上电流比原理 T线电压=11236.68V F线电压=13277.30V TF电压=24508.67V 吸上电流1=3043.15A 吸上电流2=0.80A 总吸上电流=3042.38A 上行T线电流=330.85A 上行F线电流=327.95A 下行T线电流=3700.63A 下行F线电流=0.93A 仁和AT所测距数据 T线电压=10203.97V F线电压=13274.82
20、V TF电压=23472.74V 吸上电流1=1.28A 吸上电流2=1.65A 总吸上电流=2.87A 上行T线电流=0.98A 上行F线电流=0.74A 下行T线电流=0.56A 下行F线电流=0.26A 杭州北1#分区所测距数据 T线电压=845.17V F线电压=15281.39V TF电压=15948.43V 吸上电流1=657.61A 吸上电流2=1.02A 总吸上电流=658.62A 上行T线电流=327.80A 上行F线电流=327.91A 下行T线电流=0.56A 下行F线电流=0.72A 五、故障报告中的短路电流分布计算与分析五、故障报告中的短路电流分布计算与分析 2014
21、-02-13 14:55:14.525 仁和_牵引变电所 213馈线保护装置 过流出口 出口时间=101.00ms 馈线电压UT=11228.00V 馈线电压UF=13563.00V 馈线电压UTF=24783.00V T线电流=3765.00A F线电流=0.00A ITF电流=3765.00A TF一次电阻=2.26 TF一次电抗=6.18 阻抗角=70.00度 TR一次电抗=2.77 FR一次电抗=45.83 故障测距=8.85km 五、故障报告中的短路电流分布计算与分析五、故障报告中的短路电流分布计算与分析 凑炮裸数凑炮裸数 1、仁和牵引变电所测距装置接收到仁和AT所、杭州北1#分区所
22、的数据后，开始进行计算， 并将数据及计算结果上传调度端。 2、仁和AT所数据与仁和AT所测距装置上传到调度端的数据相同；杭州北1#分区所测距数 据与杭州北1#分区所测距装置上传到调度端的数据相同。 3、仁和牵引变电所测距装置根据仁和牵引变电所、仁和AT所、杭州北1#分区所同一时间 的数据：（1）根据三个点的下行T、下行F、上行T、上行F电流、电压、角度（有TA/TV测 量），采用吸上电流比原理计算出是：下行TR故障（2）根据三个点的吸上电流，按照电流 与距离成反比的原理，计算出故障距离；3）根据输入的牵引所上网点公里标、供电线长度， 以及公里标方向（递增为0，递减为1），换算成相应的公里标。
23、4、故障点距离：所内断路器到故障点距离； 故障公里标：线路上故障点对应的里程 5、过流出口：即过流保护动作发出信号，给断路器触头，过流出口时间为保护装置启动到 动作信号发出的而时间，实质为保护动作时间，一般保护出口时间无法计量 6、（1）当线路阻抗角大于65时一般为金属性接地。（2）当线路阻抗角小于45时一般为 高阻接地。（3）当线路阻抗角在20左右或更小时一般为机车原因。 五、故障报告中的短路电流分布计算与分析 7、牵引变电所的断路器重合闸时间一般整定为2s 8、阻抗一段保护保护本供电臂全长，阻抗二段在越区供电的情况下保护本供电臂及下一 供电臂全长。 9、报文电流信息中上下行T、F线电流电流
24、角度100流向所亭；300流向接触网。 10、短路电流大小等于牵引变电所上下行T线，F线电流和，牵引变电所吸上电流等上下行 于T、F线电流之差的和 第一次跳闸数据分析和规律总结： 1、综合仁和牵引变电所、仁和AT所、杭州北1#分区所三处的吸上电流，易知杭州北1#分区 所到仁和AT所区间，如果相邻处所不是电流第一和第二大的，则故障区段在最大和相邻所 之间。 2、比较四种电流大小,其中下行T线电流=1534.35A最大，故为下行/TR故障，向下看仁和AT 所、杭州北1#分区所，不难发现电流最大的为故障类型和故障行别 3、AT供电馈线电流保护的定值都是按照IT与IF的矢量差来整定的。牵引所馈线就是T
25、线和F 线电流之和,即ITF电流=2550.00A，大于定值，落在动作区域，故过流保护动作。 五、故障报告中的短路电流分布计算与分析五、故障报告中的短路电流分布计算与分析 4、TF、TR一次电阻、电抗、阻抗角都小于整定值，并且在馈线保护 类型（I段阻抗主保护0.1s、低电压启动过流保护0.1s（后备保护）、电流 增量保护0.5s）中，阻抗I段动作时限整定为100ms，做为主保护，优先选 择动作。阻抗角=67.80度判断为金属性接地故障 五、故障报告中的短路电流分布计算与分析五、故障报告中的短路电流分布计算与分析 方向，吸上电流，大小，和 ，所定仁和综上计算分析，可以确 存在误差存在误差，数据验
26、证也由于电流互感器测量上 验证： 流一半吸上电流各为总吸上电根据自耦变压器特性： 已知： 所：仁和 线F下 行 线T下 行线F线T上 行 1375A13761140-2516线 电 流T上 行-线 电 流T下 行 1375A1380A684696线 电 流F下 行线 电 流F上 行 1375 2 2749 2749.19A=总 吸 上 电 流 683.54A=线 电 流F下 行 2515.87A =线 电 流T下 行 696.05A =线 电 流F上 行 1140.32A =线 电 流T上 行 21 AT A A II AT ATAT 五、故障报告中的短路电流分布计算与分析五、故障报告中的短路
27、电流分布计算与分析 方向，吸上电流，大小，和 ，定杭州北分区所综上计算分析，可以确 存在误差存在误差，数据验证也由于电流互感器测量上 验证： 流一半吸上电流各为总吸上电根据自耦变压器特性： 已知： 杭州北分区所： 分区所分区所 线F下行 线T下行线F线T上行 A765745296278线电流F下行线电流F上行 A765A735292-865线电流T上行-线电流T下行 576 2 1151 296.07A =线电流F下行 865.08A=线电流T下行 278.11A=线电流F上行 291.92A=线电流T上行 1150.94A=总吸上电流 21 A A II 五、故障报告中的短路电流分布计算与分
28、析五、故障报告中的短路电流分布计算与分析 存在误差存在误差，数据验证也由于电流互感器测量上线为故障线不验证下 杭州北分区所下所下仁和下 杭州北分区所所仁和 杭州北分区所所仁和 验证： 已知： 仁和牵引变电所所： ,T行 980296684 线电流F行线电流F行1010A=线电流F行 974278696 线电流F上行线电流F上行1002A=线电流F上行 14322921140 线电流T上行线电流T上行1469A=线电流T上行 A997A990 1010-15341002-4681 线电流F下行-线电流T下行线电流F上行-线电流T上行 1010.30A =线电流F下行 1534.35A=线电流T下
29、行 1002.01A=线电流F上行 1468.51A=线电流T上行 996.79A=总吸上电流 A AT A AT A AT 五、故障报告中的短路电流分布计算与分析五、故障报告中的短路电流分布计算与分析 故障点短路电流计算： 存在误差。在误差，所以验证结果由于电流互感器测量存 线电流所下行仁和线电流仁和牵引变电所下行 线电流杭州北分区所下行 验证： 故障点短路电流 5014A4915A8654050 405025165341 865AT A5014 1010153410024681 线 电 流F下 行线 电 流T下 行线 电 流F上 行线 电 流T上 行 21 1 2 KK K K K II ATATTI I I 五、故障报告中的短路电流分布计算与分析五、故障报告中的短路电流分布计算与分析 电流分布图电流分布图 六、总结 附图：1 附图：2 附图：3 附图：4 附图：5 附图：5 附图：5 附图：5 附图：5 附图：5