6.5接觸網(wǎng)故障測(cè)距原理與精度調(diào)整.ppt

1、6.5接觸網(wǎng)故障測(cè)距原理與精度調(diào)整,西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,內(nèi)容提要,6.5.1接觸網(wǎng)故障測(cè)距原理,直接和BT供電方式測(cè)距原理,6.5.2接觸網(wǎng)故障測(cè)距精度調(diào)整,AT供電方式測(cè)距原理,6.5.1接觸網(wǎng)故障測(cè)距原理 直接和BT供電方式測(cè)距原理,直 接 供 電,單線直接供電方式,復(fù)線直接供電方式,復(fù)線全并聯(lián)直接供電方式,圖6-5-1直接供電牽引網(wǎng)示意圖,(c)復(fù)線方式,(a)單線形式,(b) 天窗狀態(tài),(d)上下行全并聯(lián)直接供電方式， 上下行間由隔離開(kāi)關(guān)并聯(lián)連接。,6.5.1接觸網(wǎng)故障測(cè)距原理單線直接供方式測(cè)距原理,圖6.5.1(a)單線形式,圖6-5-2 直接供電方式下短路電抗距離曲線,由于直

2、接供電牽引網(wǎng)可以等效為R-L電力線路，供電臂存在著區(qū)間和站場(chǎng)，因而在各分段，牽引網(wǎng)阻抗具有不同的單位阻抗特性，但是在局部分段，如在區(qū)間上的一段，牽引網(wǎng)狀況具有一致性，在該段可以采用均勻單位阻抗計(jì)算。牽引網(wǎng)短路時(shí)，可能存在一定的過(guò)渡電阻，根據(jù)電力系統(tǒng)知識(shí)，可以只考慮線路的電抗和距離關(guān)系進(jìn)行故障定位，如圖所示。,當(dāng)故障發(fā)生在和之間時(shí)，根據(jù)電抗距離關(guān)系有：,6.5.1接觸網(wǎng)故障測(cè)距原理復(fù)線直接供電方式測(cè)距原理,圖6-5-2復(fù)線直接供電牽引網(wǎng),直接供電方式下的復(fù)線方式一般在分區(qū)亭并聯(lián)，如圖（c）所示。當(dāng)短路發(fā)生時(shí)，上下行互阻抗的影響不能忽略，如圖所示。,圖651(c)復(fù)線方式,Z1、Z2分別為上行、下

3、行測(cè)量阻抗,當(dāng)上下行線路參數(shù)均勻時(shí)（一般情況可以認(rèn)為成立），有測(cè)距原理故障發(fā)生在和之間時(shí)，根據(jù)電抗距離關(guān)系有：,6.5.1接觸網(wǎng)故障測(cè)距原理復(fù)線全并聯(lián)直接供電方式測(cè)距原理,由于故障大多是瞬時(shí)性故障，單側(cè)重合閘的時(shí)候，故障已經(jīng)消失，因而不能有效找到短路點(diǎn)，形成故障隱患。,在我國(guó)哈大線首次采用牽引網(wǎng)單邊全并聯(lián)供電，即同一方向上下行由一臺(tái)斷路器供電且接觸懸掛（含加強(qiáng)線） 在每個(gè)車站都實(shí)施一次橫向電聯(lián)接，從而實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)的低阻抗，減少電壓損失和增強(qiáng)供電能力，改善供電質(zhì)量，如圖d所示。列車在上、下行間運(yùn)行時(shí)無(wú)電位差，不會(huì)拉電弧，避免燒損受電弓和分段絕緣器。哈大線的故障測(cè)距有一定的特點(diǎn)，通過(guò)接觸網(wǎng)檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)

4、進(jìn)行故障測(cè)距，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)動(dòng)作后通過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備將各個(gè)并聯(lián)點(diǎn)的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，從而形成單線狀況，然后將上行饋線合閘到接觸網(wǎng)檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)判斷故障是否發(fā)生在上行線，如果上行線沒(méi)有檢測(cè)到故障狀態(tài)，再將檢測(cè)系統(tǒng)合閘到下行線進(jìn)行檢測(cè)，從而找到故障點(diǎn)。這樣進(jìn)行故障定位需要狀態(tài)良好的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，所需要的時(shí)間也會(huì)比較長(zhǎng)，造成線路長(zhǎng)時(shí)間處于斷電狀態(tài)。,651(d) 上下行全并聯(lián)直接供電方式， 上下行間由隔離開(kāi)關(guān)并聯(lián)連接。,6.5.1接觸網(wǎng)故障測(cè)距原理復(fù)線全并聯(lián)直接供電方式測(cè)距原理,圖6-5-3 BT供電方式及其電抗距離曲線,在牽引網(wǎng)中架設(shè)吸流變壓器（BT）回流線，可使?fàn)恳娏餮鼗亓骶€流回牽引變電所而不經(jīng)由軌

5、道和大地，其原理如圖6-5-3示。其作用在于減弱牽引網(wǎng)電流對(duì)外產(chǎn)生的影響，從而使?fàn)恳娏髟卩徑耐ㄐ啪€中的影響大大減弱。由于BT串入線路，相當(dāng)于在等效電路中增加了BT的短路阻抗。其短路電抗與距離關(guān)系如圖6-5-3（c）所示，圖中可以看出，BT安裝位置出現(xiàn)短路電抗的跳變?？梢钥闯?，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，每一個(gè)短路電抗具有唯一的對(duì)應(yīng)距離，所以仍然可以采用電抗距離分段查表測(cè)距，只不過(guò)在BT處必須增加對(duì)應(yīng)的電抗距離點(diǎn)。測(cè)距公式（6-5-1）在此依然有效。,6.5.1接觸網(wǎng)故障測(cè)距原理 AT供電方式測(cè)距原理,圖6-5-4 AT供電牽引網(wǎng)示意圖,AT供電方式如圖6-5-4所示，這種供電方式克服高速、大功率機(jī)車在B

6、T供電方式線路會(huì)在受電弓產(chǎn)生強(qiáng)烈電弧的缺點(diǎn)，同時(shí)大大降低了牽引網(wǎng)的電壓損失，從而減少了牽引變電所的數(shù)目，在我國(guó)未來(lái)的高速鐵路中，AT供電方式將得到很好的發(fā)展。在既有的實(shí)際AT供電線路中，一般采用末端分區(qū)亭（SP）并聯(lián)運(yùn)行的方式，也有單線運(yùn)行的方式，檢修的時(shí)候，可以在開(kāi)閉所（SSP）進(jìn)行并聯(lián)，另外還存在天窗運(yùn)行方式。由于在T線和F線之間并聯(lián)有一系列AT，使?fàn)恳W(wǎng)阻抗距離關(guān)系非線性，在直接供電線路中采用的電抗測(cè)距原理不能應(yīng)用于該種供電方式。,6.5.1接觸網(wǎng)故障測(cè)距原理 AT供電方式測(cè)距原理AT中性點(diǎn)吸上電流比,圖6-5-5 AT中性點(diǎn)吸上電流比與故障距離曲線,若變電所至間的距離為，故可以得出牽引

7、變電所至故障點(diǎn)之間的距離為：,km,在式中Q1、Q2取值復(fù)線平均為0.05-0.1，為故障AT段的長(zhǎng)度,6.5.1接觸網(wǎng)故障測(cè)距原理 AT供電方式測(cè)距原理-復(fù)線上下行電流比,當(dāng)AT供電牽引網(wǎng)末端如圖6-5-4所示并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)發(fā)生T-R、T-R、T-F故障時(shí)，測(cè)距公式為：,在式中的I1、 I2并不是牽引饋線的電流，而是當(dāng)量等值電流，它們與牽引網(wǎng)饋線上下行電流成相同的線性關(guān)系，其中I1 It1 If1 、 I2 It2 If2 ， It1 、 If1 、 It2 、 If2為上下行的T線、F線電流。,6.5.1接觸網(wǎng)故障測(cè)距原理 AT供電方式測(cè)距原理-吸饋電流比法、電抗法綜合測(cè)距,吸饋電流比即為

8、AT中性點(diǎn)吸上電流復(fù)數(shù)與饋線電流復(fù)數(shù)之比，符號(hào)為Q。由于的虛部遠(yuǎn)小于實(shí)部，在實(shí)際應(yīng)用中，一般取吸饋電流比實(shí)部進(jìn)行測(cè)距運(yùn)算。 反向電抗即為測(cè)量點(diǎn)T-R間電壓與AT中性點(diǎn)吸上電流的復(fù)數(shù)比。,當(dāng)AT牽引網(wǎng)單線運(yùn)行，發(fā)生T-R、T-F、F-R故障時(shí)，線路Q特性和電抗距離曲線圖6-5-6所示。在第AT段，T-R、F-R故障可由Q特性測(cè)距，T-F可由XTF曲線測(cè)距，；在第1AT段，T-R、T-F、F-R故障可分別由XT、XTF、XF曲線測(cè)距；在第2AT段，T-R、F-R故障可分別由反向電抗XfT、XfF曲線測(cè)距。,圖6-5-6 單線AT牽引網(wǎng)故障Q特性和電抗特性,6.5.1接觸網(wǎng)故障測(cè)距原理小結(jié),根據(jù)我國(guó)

9、電氣化鐵路運(yùn)行的故障測(cè)距裝置來(lái)看，運(yùn)行基本良好，測(cè)距裝置在電氣化鐵路的安全運(yùn)行方面發(fā)揮了應(yīng)有的作用。我國(guó)大部分直接供電和BT供電方式下的測(cè)距都采用電抗距離曲線查表測(cè)距和上下行電抗比方法測(cè)距。在既有的AT供電線路中，主要設(shè)備仍采用AT吸上電流比的測(cè)距系統(tǒng)，但由于該種設(shè)備年代久遠(yuǎn)，測(cè)距精度相對(duì)較低（誤差可以達(dá)到2km）。部分線路變電所采用吸饋電流比和電抗綜合測(cè)距方式。由于我國(guó)既有AT供電線路正在或計(jì)劃進(jìn)行大規(guī)模改造，隨著配備有良好遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用于這些線路，各種測(cè)距方式都可以在先進(jìn)設(shè)備條件下發(fā)揮各自的優(yōu)越性、互補(bǔ)性。 全并聯(lián)直接供電方式在我國(guó)哈大線的成功運(yùn)行，不同于常規(guī)直供線路的測(cè)距原

10、理或方法也第一次應(yīng)用在該線路上，為電氣化鐵路故障測(cè)距原理增添了一些新型應(yīng)用方式。在未來(lái)的京滬高速鐵路中，牽引供電系統(tǒng)采用復(fù)線全并聯(lián)AT供電方式，一些相關(guān)的測(cè)距原理已經(jīng)見(jiàn)諸文獻(xiàn)，同時(shí)也要經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行以檢測(cè)測(cè)距效果。 在我國(guó)部分電氣化鐵路，限于條件不能采用復(fù)線牽引網(wǎng)方式供電，設(shè)計(jì)部門(mén)采用線路始端和中部增加串聯(lián)補(bǔ)償裝置以提升網(wǎng)壓，改善供電質(zhì)量，提升運(yùn)能。由于電容具有負(fù)電抗的性質(zhì)，串補(bǔ)裝置的加入破壞了線路阻抗的單調(diào)性。這樣的直接供電方式測(cè)距遇到了一定的難題，但可以根據(jù)電路的RLC特性，分析故障數(shù)據(jù)，進(jìn)行測(cè)距運(yùn)算。,6.5.2接觸網(wǎng)故障測(cè)距精度調(diào)整,精確故障測(cè)距步驟 ：,設(shè)計(jì)院提供詳細(xì)的原始資料。該資料包括：饋出線的單位阻抗，饋出線的長(zhǎng)度，按照變電所供電臂實(shí)際走向來(lái)詳細(xì)劃分區(qū)間的單位自阻抗，互阻抗，區(qū)間長(zhǎng)度，然后是站場(chǎng)的單位自阻抗，互阻抗，站場(chǎng)長(zhǎng)度，一直到分區(qū)所為止。,通過(guò)上述原始資料進(jìn)行定值表整定，段數(shù)按照實(shí)際情況來(lái)劃分。,通過(guò)短路試驗(yàn)（三次短路試驗(yàn)，區(qū)間起