刘成保 王志文 刘黎晓
(1.大秦铁路股份有限公司太原供电段，山西 太原 030013； 2.中铁建电化局，四川 成都 610300)
接触网故障跳闸分析判断与预防
刘成保1王志文2刘黎晓1
(1.大秦铁路股份有限公司太原供电段，山西 太原 030013； 2.中铁建电化局，四川 成都 610300)
结合铁路接触网现场故障案例，分析了影响接触网设备故障的主要因素，从维护馈线微保装置、组织接触网检修、快速查找故障点等方面，提出了预防接触网故障的措施，从而确保铁路的正常运行。
电气化铁道，接触网，变电所，保护装置
0 引言
电气化铁道安全不间断供电是确保运输畅通的根本保证，牵引变电所和接触网是供电回路中最重要的组成部分，他们相互关联，互为控制，在接触网运行异常时，启动牵引变电所保护装置动作，切除故障点，并显示跳闸期间故障数据。同时牵引变电所馈线保护装置自身故障也同样制约设备的正常运行。
牵引负荷设备即电力机车是运行主体，接触网悬挂、供电线、正馈线、供电电缆、绝缘锚段关节、隔离开关及防雷等设备是供电主回路，牵引变电所中电压互感器、电流互感器、保护装置二次等保护设备是监控主体，断路器是动作主体。保护装置通过监测负荷设备的电气参数变化决定馈线微机保护装置是否动作。外部环境是影响接触网设备参数发生变化引起馈线保护装置启动的客观因素。
1 牵引变电所馈线微机保护装置的配置原则
馈线微机保护装置设主保护为三段式阻抗保护，另设过电流保护作为阻抗保护的后备保护，电流速断保护作为阻抗保护的辅助保护，保护启动后进行一次自动重合闸，标定故障点与变电所间的距离，AT供电方式下分别对T线、F线的电流、电压、故障距离进行实时测量。
2 牵引变电所保护装置故障案例分析
微机保护装置由交流采样板、电源板、CPU主板、出口板、信号板、接口板等插件组成，配有电流、电压引入，馈线断路器机构、蜂鸣器等外部采集、动作、音响回路。正常运行时必须保证各部件状态良好，才能确保对接触网故障的迅速切除，并发出报警音响提醒值班人员立即反馈跳闸信息。
2.1 无故障原因保护出口跳闸
2004年1月以来，平社变电所213断路器多次无任何跳闸信号而自动分闸，经分析是出口板内STJ常开接点返回性能不可靠，受到环境震动所致。
2.2 保护装置交流采样异常
2008年9月，忻州变电所212断路器微机保护装置屏幕点亮“PT断线”故障报文，经检测发现交流采样回路外部输入电压正常，其原因是交流采样板电压变换器内部断线故障所致。
3 接触网设备故障案例分析
3.1 极限温度影响
1)2015年3月三交变电所3号、4号馈线跳闸，当时重合闸未投入，经巡视发现是孟门至留誉间(孟门变电所一直未送电)孟门隧道进口59号正馈线与承力索交叉处因气温回升间距小断续放电(已调整间距)，跳闸报告显示T线电流和F线电流大小相近。
隧道进出口正馈线弛度受高温影响与承力索交叉处间距小，形成T-F故障。瓦日线76座隧道多数隧道口存在正馈线与承力索交叉安装的问题，特别是孟门隧道进出口、小疙瘩隧道进口等处，正馈线跨距长、弛度大，易造成线索间距小于规定指标，直至跳闸断线。
2)2015年1月石楼变电所3号、4号馈线跳闸，当时重合闸未投入，经检查发现是隰县站39号正馈线绝缘子因连续气温下降内翻造成正馈线对肩架支撑放电，正馈线断落，跳闸报告显示F线电流数值大。
附加悬挂正馈线悬挂点高度突变处，正馈线绝缘子受低温影响内翻与肩架斜撑、跳线距离小，形成F-R故障。 隰县等车站正馈线悬挂点的高度在风雨棚两端变化明显；隧道口、曲线处正馈线安装转角大，正馈线绝缘子内翻，易造成安全距离小于规定指标，直至跳闸断线。
3.2 其他环境影响
1)2008年3月北同蒲阳曲—高村间上跨接触网的电力线断线掉落在接触网上，造成阳曲变电所两条馈线短路跳闸。上跨接触网的废弃设施和不稳定状态的电力线，极易断线掉落造成接触网短路跳闸。
2)2015年8月瓦日线柏树沟隧道进口上行临县至临县北396号锚柱随基础整体下陷，中断瓦日线行车数小时，经调查发现该处保护线断股，导高下降，定位器作用失效，拉出值超标，属于典型的T-R故障。路基处支柱基础受汛期雨水影响，严重沉陷，不具备行车条件。
3)2015年12月三交变电所2号馈线跳闸。经检查发现瓦日线三交至临县间上行杜家岭2号隧道进口T线上网点供16号隔离开关支柱处地面有一只猫头鹰被电击致死。
瓦日线鸟害不是传统意义上的在架构上搭建鸟窝，而是冬季野生鸟如鸽子、红嘴鸟、猫头鹰等在隧道口飞落，触及隧道内的悬挂、正馈线及隧道外的上网点设备，引发多种形式的跳闸。2015年冬季接触网多次跳闸，经巡视检查发现均为鸟害，以各种鸟类飞到隧道内翅膀短接正馈线居多，也有少数是红嘴鸟、猫头鹰飞到隧道内短接平腕臂顶部造成，前者为F-R故障，后者为T-R故障。只有一例是猫头鹰早晨飞落到隧道口外供电线上网点供电支柱隔离开关处短接造成，为T-R故障。
3.3 施工影响
1)2015年8月瓦日线留誉变电所3号、4号馈线送电不成功，出现一合即跳问题，经对二次接线反复检查确认无问题。后经发现该故障是孟门至留誉间青龙分区所内隔离开关引接的供电线T线与F线接反,为T-F故障。施工期间，施工、监理、监管人员责任心不强，把关不严，都将埋下安全隐患。
2)2015年1月瓦日线石楼变电所1号、2号馈线跳闸，经检查发现石楼变电所外供电线下方有大型打桩机正在施工作业，桩机顶部碰触供电线造成接地跳闸。施工期间，作业人员违反营业线施工安全管理有关规定，违章作业，导致跳闸中断行车供电。
4 预防措施
4.1 维护馈线微保装置
馈线微机保护装置作为故障应急的第一响应点，它的运行状态是否良好直接决定故障能否第一时间被发现，同时还影响保护正常出口动作，切断故障点。要求变电所值班人员按规定对微机保护装置的状态进行巡视，监测运行灯光正常，无异常显示，发现呼唤及告警信息要第一时间汇报处理。
4.2 组织接触网设备平推检修
重点对正馈线与承力索交叉处、正馈线绝缘子内翻处进行了调整处理，主要处理孟门隧道、小疙瘩隧道和留誉站、隰县站、石楼县站存在的问题。
4.3 消除上跨接触网的安全隐患
2015年以来对瓦日线8处存在安全隐患的废弃上跨设施全部进行了拆除，包括有线电视电缆1处、民用电话线1处、6处废弃的10 kV电力线。对52处正在运行的上跨电力线，均与产权单位签订了安全互保协议，明确了产权单位负责人联系方式和电力调度电话，同时对上跨线全面排查一遍，确定了准确的上跨位置公里标，对安全隐患处所进行整修直至达标。
4.4 对支柱基础整治
对管内路基区段支柱基础缺陷处所全部进行了重点巡视，对接触网支柱基础塌陷进行了培土夯实，同时建立支柱基础台账。
4.5 安装驱鸟装置
在硬横梁上安装驱鸟网，在隔离开关和避雷器支柱上安装驱鸟器，在隧道入口邻近接触网处安装驱鸟装置，建立鸟窝处所台账。
4.6 盯控施工现场
严格执行营业线施工安全管理有关规定，按标接线、按标安装，发现影响安全的作业要立即制止，接触网带电的情况下严禁任何大型机械进场施工。
4.7 快速查找故障点
通过实际摸索，每次跳闸后对微机保护装置状态进行确认，再对跳闸报文进行分析，区分电流速断与阻抗Ⅰ段，比较T线电流和F线电流数值大小，找出故障电流明显大的T线或F线故障距离。
无论电流速断还是阻抗保护动作，需明确一下跳闸电流的大小，结合重合闸动作成功与否，初步确定是瞬时故障还是永久性故障，AT供电方式要比较跳闸时T线电流和F线电流的大小，比较T线和F线电流大小，预判T线电流和F线电流是否相近还是完全一致，只要确认两个电流大小相近，一般就按照T-F短接故障进行排查。如果是某一方电流明显大于另一方，一般就按照大电流一方有故障进行排查，初步确定故障点范围。
5 结语
保护装置、接触网设备、接触网外部环境是统一联动的整体，接触网设备是内因，外部环境是外因，共同启动保护装置，在一定意义上保护装置是实现时效性、速动性、选择性、准确性的关键环节，一旦接触网设备状态无论内因还是外因发生变化，保护装置立即启动。为迅速查找故障点，对每一次跳闸均应现场分析，准确预判外部故障所在，实现迅速排除故障的目标，确保接触网供电安全可靠不间断。
The analysis judgement and prevention on contact network failure tripping
Liu Chengbao1Wang Zhiwen2Liu Lixiao1
(1.TaiyuanPowerFeedSection,DaqinRailwayLimitedCompanybyShare,Taiyuan030013,China; 2.ChinaRailwayConstructionElectrochemistryBureau,Chengdu610300,China)
Combining with the field failure cases of railway contact network, this paper analyzed the main factors influence of the contact network equipment failures, from the maintenance feeder protection device, organization contact network inspection and maintenance, quickly finding fault points and other aspects, put forward the measures prevention of contact network failures, to ensure the normal operation of railway.
electrified railway, contact network, substation, protection device
1009-6825(2016)11-0154-03
2016-01-28
刘成保(1964- )，男，助理工程师； 王志文(1991- )，男，助理工程师； 刘黎晓(1967- )，男，助理工程师
U225
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