京沪高铁先导段接触网短路电流试验方案及效果分析

殷 浩 上海铁路局安全监察室

吕忠友 上海铁路局徐州供电段

京沪高速铁路是客运专线铁路网规划四纵四横快速客运网中的南北向主骨架，正线全长1318km。在其牵引供电系统设计中，高速正线采用2×25 kV AT供电方式，全线共设置27座牵引变电所，26处分区所，50处AT所和1处开闭所。其中的枣庄-宿州被铁道部确定为工程的先导段，长约130km。先导段采用了大量新技术、新材料、新施工工艺。在前期验收的基础上，路局决定在先导段进行接触网短路试验，以对牵引变电供电部分技术性能进行验证，确保工程的可靠性。

1 短路电流试验的必要性

牵引供电系统保护装置功能及保护动作顺序能否实现设计要求，要通过试验来进行，只有各项技术指标都达到了设计要求，设备才能投入使用。特别是京沪高铁设计速度高，牵引电流大，采用新设备多，因此为检验牵引供电系统保护装置功能及保护动作顺序，验证接触网故障点标定装置的正确程度，路局决定在先导段进行短路电流试验，以对上述指标进行测试（同时进行综合接地和电磁兼容测）。

2 短路电流试验内容

为更好的理解短路电流试验内容，在介绍其试验内容之前，对AT供电作简要介绍。

2.1 AT供电方式简介

AT供电方式既为自耦变压器供电方式，该供电方式是在牵引网内增设一条正馈线F，每隔一定距离在接触网和正馈线中并入一台绕组匝数比为1:1的自耦变压器。AT供电方式不仅减少了对临近通讯线路的干扰影响，而且对牵引供电系统有较好的技术经济性指标，已经被许多发展电气化铁路的国家所采用。AT供电方式的原理图如图1。

图 1 AT供电方式原理图

2.2 短路电流试验内容

测试接触网人工短路状态下的牵引所、分区所、AT所接触网短路电压、电流参数，计算各AT吸上电流比，分析短路点接触网阻抗。测量短路时钢轨和贯通地线电流，钢轨和贯通地线对地电位，测量信号电缆外皮回流、芯线感应电动势有效值和钢轨差模电压瞬时波形（注：综合接地和电磁兼容短路试验数据由铁科院通信测试人员另行分析）。

3 短路电流试验方案

3.1 准备工作

3.1.1 严密组织

因现场需要进行接地短路，存在较大的安排隐患，为确保安全及试验的顺利进行，路局专门下发了通知，并召集铁科院、安监室、电务处、工务处，徐州供电段，蚌埠工务段，徐州电务段，南凯公司等相关部门多次开会讨论，确定了分工，不断优化试验方案，为试验的顺利进行做了充分的准备。

3.1.2 确定试验时间、地点

试验时间：2011年3月07日,9:00--16:00。

试验地点：桃沟牵引所～大贠家分区所间（京沪高铁707、708供电单元，徐州东---宿州东----大贠家区间上、下行线，公里标 K748＋949--K775＋921）。

3.1.3 确立试验方案

（1）确认牵引所、分区所、AT所保护全部可靠投入，按要求投入使用所有牵引变压器保护，并由电化局提供校验报告。确认故标及保护装置定值完整及接触网单位阻抗值正确。

（2）短路试验前撤除牵引所备自投装置。

（3）确认牵引所、分区所按设计规定的并联供电方式供电，短路试验前，由供电调度依次操作大贠家分区所273DL、274DL、2731GK、2741GK、253DL、254DL、2531GK、2541GK 至分位，大贠家分区所暂停向蚌埠南方向供电（京沪高铁709、710供电单元停电），在试验结束后709、710供电单元恢复供电。

（4）确认变电所监控系统具有故障录波功能，可对短路试验进行录波；打印机工作正常，可对短路试验结果进行打印。

3.2 短路试验方法

在接触网作业车上设断路器（不设继电保护），接触网作业车停放在短路点，接触网、正馈线经断路器与钢轨短接，在牵引所合闸接触网带电后，现场短路点断路器闭合，形成接地短路。原理及现场实际接线如图2。

图2 永久性短路连接原理图

3.3 接触网短路试验过程

短路操作方式：短路点接触网T线、F线经现场开关接地，变电所向接触网送电后，现场开关合闸，形成T线或F线对地短路。

第一次：桃沟变电所（K748＋161）～K771＋203，365＃ 支柱（下行线K771＋203）接触网永久性短路1次、重合闸后上、下行分开供电，直供方式下短路。

结果：记录成功、重合闸成功、保护动作正常。

第二次：桃沟变电所（K748＋949）～K771＋260，367＃支柱间上行F线永久性1次、重合闸后上、下行分开供电，直供方式下短路。

结果：记录成功、重合闸成功、保护动作正常。

3.4 接触网短路试验测试结果分析

两次接触网人工短路测试统计分析结果见表1～表4。

表1桃沟所第一次短路（T－R）试验波形记录测试结果与故标输出比较

表2桃沟所第二次短路（F－R）试验波形记录测试结果与故标输出比较

表3桃沟所第一次重合闸短路（T－R）试验波形记录测试结果与故标输出比较

表4桃沟所第二次重合闸短路（F－R）试验波形记录测试结果与故标输出比较

4 短路试验结论及改进建议

4.1 桃沟牵引所馈线4次短路及重合闸试验结果

（1）牵引所、AT所、分区所继电保护装置能够正确发挥保护功能，达到了设计要求。

（2）故标装置提供的短路电流、电压数值、相位及阻抗值与录波装置的分析结果一致，基本可以满足牵引供电故障测距要求。

（3）直供方式上、下行分开供电模式的接触网短路，故障点标定装置计算了接触网阻抗，但没有计算故障距离（均显示 25.49 km）。

（4）AT全并联供电方式的吸上电流比，能够提供测距数值，2次T线短路测距误差为：1.5 km、1.6 km；2次F线短路测距误差为：0.52 km 、0.11 km，F线短路测距精度明显高于T线短路测距精度。

4.2 改进建议

（1）设备管理单位根据本次短路试验结果，对故标装置参数进行调整。

（2）要想得到准确的故障测距数据，需要在区间进行多点多次短路试验，以找出馈线长度比例系数，对故障测距参数进行修正。