牵引供电跳闸分析方法.doc

牵引供电跳闸分析方法长沙供电段技术科提供（2011年3月28日）一、跳闸分析的一般方法牵引变电所馈线发生跳闸，微机保护装置自动打印故障报告，报告内容包保护类型、出口时间、重合闸动作情况及故障电压、电流、阻抗、阻抗角、谐波电流等技术数据。因此，可根据该故障数据进行故障原因的初步分析和判断（故障数据统一按一次值进行比对分析，数据为二次值的，应换算为一次值）。1、根据保护出口类型分析根据保护整定特性，一般情况下，阻抗段、电流速断（没有设过电流保护的所亭除外）保护出口跳闸时，动作电流值通常较大、测量阻抗相对较小，一般可判断为变电所馈出回路、供电线或接触网线路故障且距离相对较近。阻抗段、过电流、高阻接地保护出口时，动作电流值相对较小、测量阻抗相对较大，故标距离相对较远，一般可判断为接触网线路故障。只有过电流保护出口时，可根据线路上列车类型及对数、故障报告参数等实际情况综合分析，区分是过负荷引起的跳闸，还是故障跳闸。2、根据故障电压、电流分析一般情况下，正常运行或短路跳闸时，电流越大，母线电压越低；故障距离越近，短路电流越大，母线电压越低；同一故障处所的金属性接地较非金属性接地时的短路电流大、电压低。我段各变电所馈线的最大负荷电流参考实际运行监测的数据并结合供电臂行车情况综合测算，一般在800-1200A之间；馈线短路故障时，实际的短路电流、电压与地方电力系统及牵引供电系统的短路容量、运行方式、系统阻抗及短路点性质有关，根据有关资料计算，我段各变电所的馈线末端最小短路电流一般在1300A以上。因此，可以根据故障电流大小来初步区分是过负荷跳闸还是短路故障。一般情况下，金属性接地时，故障电流大于该馈线的最大负荷电流及最小短路电流；非金属性接地时，故障电流相对较小，其有效值可能接近最大负荷电流，区分是负荷电流，还是短路电流需根据阻抗角、谐波电流等数据作进一步分析。3、根据阻抗及阻抗角分析我段管内京广线、沪昆线运行的机车类型主要有韶山型、和谐型电力机车和动车组，韶山型机车负荷功率因数一般为0.8左右，和谐型机车、动车组负荷功率因数较高（一般在0.9以上，满负荷时接近于1）。对应的负荷功率因数角一般不大于37度（此处取韶山型、和谐型机车及动车组的较大值，具体角度要根据线上运行的实际机车类型综合判断）。我段接触网线路阻抗角一般为65-70度左右。故可根据测量阻抗角进行辅助判断跳闸性质，金属性接地短路时，测量阻抗角接近于线路阻抗角，非金属接地短路或过负荷跳闸时，测量阻抗角小于线路阻抗角，其中过负荷跳闸时，测量阻抗角较小，一般在负荷综合功率因数角范围内。高阻接地短路时，测量阻抗角可能与负荷阻抗角有所重叠，故其测量阻抗角仅作参考。4、根据谐波电流分析我段微机保护（含综自）故障报告中的谐波电流主要有二、三、五次谐波电流数值，其中二次谐波电流是涌流特征，用于躲过励磁涌流，其制动系数为20%；三、五次谐波电流为运行中的交-直型机车的负荷特征，其含量一般在10-20%范围内，且其幅值随谐波次数的增高而衰减；而交-直-交型机车或动车组三、五次谐波含量很小。因线路运行机车多样性及电容补偿装置的作用，该谐波电流仅可作为辅助参考。二、典型故障分析方法（牵引供电系统实际运行状态很复杂，以下列举的方法仅供参考）1、金属性接地的有关特征：阻抗角一般在65度以上，故障电流大于该馈线的最小短路电流（一般在1300A以上），故障电压一般在18KV以下。故障点距变电所越近，故障电流越大、电压越低。2、非金属性接地的有关特征：阻抗角一般小于65度，相对于同一故障处所的金属性接地，故障电流较小、故障电压较高。一般情况下，过渡阻抗越大，其阻抗角越小，可能接近或小于负荷阻抗角。高阻接地保护出口时，一般可判断为非金属性接地。3、过负荷跳闸的有关特征：阻抗角处在综合负荷阻抗角范围内，电流稍大于过电流保护整定值（850-1250A范围内），有一定的三、五次谐波电流含量（线路上有交-直型机车运行时），特殊情况下可能有含量较小的二次谐波电流（一般不超过15-20%），故障电压较高（一般在19KV以上）。4、带电过分相的有关特征：分为两种情况：一是带负荷过分相拉弧造成跳闸，一般为高阻接地段保护出口，阻抗较大，阻抗角较小，故障电流一般不大，故障电压较高。二是带电过分相引起相间短路跳闸，一般表现为同所同行（上行或下行）、相邻两所同行（上行或下行）馈线同时跳闸，各跳闸馈线的电压、电流同相或接近同相，阻抗值小，阻抗角相对较大，故障电流大，故障电压低。5、机车带电到无电区引起跳闸的有关特征：除具有金属性接地的有关特征外，还有以下特征：一是与跳闸馈线有电气关联的供电臂上有停电作业；二是停电作业区段的接地封线有烧伤；三是在相关电气关联处有电力机车违规运行。6、变电所内故障（1）进线失压保护启动、主变压器差动、重瓦斯、三相低电压过电流保护动作，一般可直接判断为变电所所内或外电源故障。（2）单相低电压过电流保护动作，在排除馈线断路器拒动后，一般可直接判断为变电所所内故障。（3）所内近点接地故障的有关特征：所内馈线近点短路时，故障电流大、电压低、故标显示故障距离小于3Km。其中变电所内馈线金属性接地故障时，短路电流一般在3500A以上。（4）所内断路器或保护误动的有关特征：可能原因有断路器本体故障、保护装置故障、直流接地故障或PT断线引起的误动作等情况。对于断路器本体故障、保护装置故障、直流接地故障引起的保护误动，一般在发生误动之前都会发出相应的故障报警。对于PT断线引起的误动，一般具有故障电压很低（接近为0）、电流不大（一般小于最大负荷电流及最小短路电流），变电所馈线阻抗保护或三相低电压过电流、单相低电压过电流保护出口及27.5KV并补电容器低电压跳闸，变电所内PT断线报警、对应母线电压表指示接近为0、微机保护装置呼唤灯亮等特征。7、机车故障的有关特征：故障报告中有一定的三、五次谐波电流含量(仅指交-直型机车)并伴随一定的二次谐波，连续多次跳闸并且其故标指示与机车运行方向一致，跳闸供电臂内的所有电力机车降弓后送电成功，某台机车或动车组一升弓运行就引起跳闸，可判断为该台机车或动车组内部故障（本特征适用于机车非绝缘击穿类故障，绝缘击穿类故障适用前述金属性接地或非金属性接地故障的判断方法）。- 4 -