牵引变电所接地网故障诊断研究
地铁牵引变电所一起直流系统接地故障的处理
杂， 即使判断出绝缘故 障支路 ， 对 支路连接 复杂 的直流 系统来 判断绝缘故 障支路 的基础上 ， 增 加其快速判断 电缆 接地故 障点
精 确 位 置 的功 能 。
［ 参考 文献］ Ｅ １ ］张 毅 ， 张泉， 李 永丽 ． 直流 系统 接地 检测 口］ ． 电力系 统及其 自动
Ｄｉ ａ ｎ ｑ ｉ ｇ ｏ ｎ ｇ ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｙ ｕ Ｚ ｉ ｄ ｏ ｎ ｇ ｈ ｕ ａ Ｏ电气工程与自动化
■● ■● ● ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■０ ＿ ＿ ＿ ＿ ■
图 ３所示的正极 馈线 接地 等效 电路 图， 图 中 ｕ 为直 流母 线 电 压， Ｌ、 Ｌ 为发生接地故 障时流经直流 系统平衡 电阻 的电流 。
化 学报 ， ２ ０ ０ ５ （ １ ）
查找 出故障点仍然 较为 困难 ， 因此可考 虑在绝 缘监 测装置 解方程式（ １ ） （ ２ ） （ ３ ） ， 可得： Ｒ 一寺 （ 一 Ｒ 。 ） ； 同理也可 求 说 ，
山 、 １
得 各 支 路 发 生 负 接 地 时 的接 地 电 阻值 。
（ １ ） （ ２ ） 及 欧 姆 定 律 可 有 ：
Ｒ Ｊ 一Ｒｏ Ｊ ｌ Ｉ ２ 一Ｊ ＋Ｊ
Ｒ。 ＋ Ｒ Ｊ 一 Ｕ
１ ， ｒ
直流 系统绝缘降低时及时帮助检修人员发 现绝缘故 障， 并判断
出故 障支 路 。 但 由 于 变 电 所 二 次 直 流 系 统 接 线 较 多 ， 系 统 庞
法， 尽量避免采用土壤 直埋法 ； 在 选 用 二 次 控 制 电 缆 时 应 选 用
图 ３ 正 极 馈 线 接 地 等 效 电 路 图
基于牵引变电所安全性的接地网技术研究
囊 噍静 壤 ≯０ 麟 誊 ０≤
其 ≯ 从 地 网边 缘 到 中 部 接 一 定 规 律 增 加 ， 规 律 是 ：
三 ＬＳ
查 阅 相 关 变 电 所 事 故 调 查 数 据 ， 明 系 统 内 发 表
ｕ －
： ｉ
式 中
一
牵 引 变 电 所 接 地 网 的 主 要 电 气 参 数 是 接 地 电
阻 、 触 电 势 和 跨 步 电 势 。 国 内 交 流 电 气 装 置 的 接 按
一 ．
接 地 网 的 电位 ， ＝， Ｅ 尺； 接 触 系数 ；
接地 中推 荐 的 １ ０ Ｖ发 电厂 和 变 电所 接地 网的接 触 ｌ
接 地 网 内 不 同 位 置 的 网 格 电 压 求 得 ， 就 知 道 也
当 效 的 ， 时 牵 引 变 电 所 运 行 结 果 表 明 ， 地 电 阻 值 低 了 接 地 网 内 的 电 位 梯 度 ， 梯 度 值 超 过 允 许 范 围 时 同 接 不 深 并 不 能 保 证 安 全 。 如 ： 陡 度 冲 击 电 流 下 铁 棒 感 性 就 需 要 采 用 方 孔 接 地 网 、 等 间 距 接 地 网 、 井 电 极 例 大 的呈 现 ， 地 网接地 电阻不 只是 单一 的 工频 电 阻 ； 接 当 等 均 压 措 施 。 人 接 触 接 地 物 体 时 ， 体 所 能 承 受 的 电 压 与 许 多 因 人 ① 方 孔 接 地 网 是 提 高 变 电 所 接 地 网 均 压 效 果 的
据 将 素 有 关 ， 至 和 自身 的 身 体 健 康 状 态 都 有 关 系 ， 多 有 力 措 施 ， 有 关 文 献 介 绍 ， 长 孔 网 改 成 方 孔 网 甚 许 其 ０ 因 情 况 下 即 使 接 地 电 阻 值 不 在 允 许 范 围 内 ， 仍 能 保 后 ， 对 应 点 的 电位 下 降 普 遍 超 过 ３ ％ ， 而 在 接 地 却 证 其 安 全 ， 而 目前 很 多 国 家 已 经 不 再 对 接 地 网 的 网 设 计 时 应 该 优 先 考 虑 方 孔 型 接 地 网 。 因
毕业设计(论文)-牵引变电所常见故障判断及处理方案分析
黑龙江交通职业技术学院毕业设计（论文）题目：牵引变电所常见故障判断及处理方案指导教师：专业电气自动化班级姓名2011年 05 月 10 日目录引言 ....................................................................................................................................... - 4 -一牵引变电所基本概念........................................................................................................ - 4 -(一)牵引变电所概述 (4)(二)牵引变电所主要电气元件 (6)(三)牵引变电所供变电系统 (8)(四)牵引变电所 (8)二互感器的常见故障与分析............................................................................................. - 14 -(一)互感器的作用 (14)(二)互感器分类 (15)(三)电流互感器常见故障分析处理 (16)(四)电压互感器常见故障分析处理 (16)(五)电压互感器故障案例分析 - 16 - 三断路器常见故障分析..................................................................................................... - 22 -(一)断路器工作原理 (22)(二)短路器的分类 (24)(三)真空断路器的故障分析及设备管理 (24)(四)断路器跳闸拒动的原因及防止措施 (27)四牵引变电所运行与检修重要规程与规则.................................................................... - 27 -总结 (36)致谢 (36)参考文献 (36)摘要电力牵引的专用变电所。
牵引变电所地网回流问题分析及措施
牵引变电所地网回流问题分析及措施摘要：对电气化铁路牵引变电所地网回流情况进行分析，总结经验教训，提出意见建议，提高牵引变电所回流性能，确保人身和设备安全。
关键词：牵引变电所；地网1 引言在电气化铁道中，牵引供电系统的回流系统起着至关重要的作用，其中牵引变电所的主地网性能的好坏直接影响整个牵引供电系统的回流，甚至可能影响人身安全和设备安全。
因此，保证牵引变电所主地网性能可靠非常必要。
本文主要对牵引变电所地网性能进行分析，总结地网出现问题的原因、并提出预防措施。
2 牵引变电所地网回流在牵引供电系统中，牵引负荷电流经钢轨流回牵引变电所的方式称为轨回流，经大地流回牵引变电所的方式称为地回流。
根据运行经验及有关试验，在普速复线铁路中，轨回流约占负荷电流的65 %，地回流约占负荷电流的35 %。
3 牵引变电所地网问题分析在日常运行中，牵引变电所地网受运行年限、运行环境、使用材质、施工工艺等影响，往往会出现锈蚀、断裂等问题，直接影响地网的回流效果。
下面简要举例说明地网问题对回流的影响，并总结问题发生的原因。
3.1 案例分析2016年11月1日，A牵引变电所在一次主变系统设备检修时，停电完毕，在主变二次侧设置封线时出现轻微放电现象，经仔细排查，发现地网回流系统的回流比例不符合常规。
其中，在供电系统有负载的情况下，地回流显示为0A，无地回流流入。
该所地网采用扁铁材质，通过进一步检查发现，电缆沟内地回流扁铁与集中接地箱连接处锈蚀断裂，造成地回流中断。
2017年1月12日，检查发现B牵引变电所轨地回流比例不符合规定，当时地回流为1.2A，轨地回流和为252.6A，即轨回流为251.4A，地回流所占比例仅为0.48%，远远低于正常比例。
该所地网采用铜包钢材质，当日通过采取临时措施，将轨回流与回流箱相连，发现轨回流数值即上升，在连接后17时14分出现，到20时40分撤除，轨回流最大达660A，当时地回流为381A，其中轨回流所占比例为63.4%，地回流所占比例为36.6%，与既有经验相符。
牵引变电所常见故障判断方法及应急处理方案
牵引变电所常见故障判断方法及应急处理方案牵引变电所是牵引供电系统的可靠动力,牵引变电所一旦发生故障,迫使行车中断或运输能力下降,直接影响着运输生产,为了在发生事故后能尽快处理,恢复送电。
根据兄弟站段二十多年的运行经验,结合西康线特点,现制定出变电所各类故障判断和应急处理方案。
望各所结合现场实际情况,比照执行!一、处理故障的原则1、故障处理及事故抢修,要遵循“先通后复”的原则。
有备用设备,首先考虑先投备用,采用简便、易行、正确、可行的方案,沉着、冷静、迅速、果断地进行处理和事故抢修,以最快的速度设法先行送电。
然后通知有关部门再修复或更换故障设备,恢复正常运行状态。
2、故障处理及事故抢修,由当班值班员或所长任事故抢修总指挥,其余人员则任组员,服从指挥。
指挥长在处理事故前应简要向组员说明抢修方案,其余人员有不同见解,可当场提出,指挥长可适当考虑。
二、故障判断的一般方法步骤1、一般方法:西康线主要开关投撤为远动操作,且主变电器、主断路器馈线开关为100%备用。
因此,要求各变电所值班人员根据指示仪表、灯光显示、事故报告单,以及设备巡视、外观等情况,综合分析判断。
2、一般步骤⑴、根据断路器的位置指示灯,确定是哪台断路器跳闸。
⑵、根据继电保护装置动作指示灯显示,或信号继电器的掉牌及事故报告单确定是哪个设备的哪套保护动作。
⑶、根据事故报告单及继电保护范围,推判出故障范围,明确是所内故障,还是所外故障。
⑷、结合设备外观检查情况,确定故障设备是否需要退出,否则投入备用设备。
三、常见故障的应急处理方案1、馈线自动跳闸、且重合成功如果变电所某馈线开关跳闸且重合成功时,可按以下顺序进行:1.1 确认跳闸断路器及各种信号。
⑴、确认哪台开关跳闸。
⑵、确认开关跳闸时间。
⑶、确认跳闸断路器,哪个保护动作,重合闸是否启动,故测仪,短路电流,故测仪指示公里数,(汇报以故测仪报告单为准,63型保护报告单可做参照)。
1.2 向供电调度汇报,根据电调命令执行。
牵引变电所常见故障处理流程与方法
牵引变电所常见故障处理流程与方法牵引变电所常见故障处理流程与方法牵引变电所是铁路运输中的重要设施，主要用于为电力机车等列车提供动力供电。
由于牵引电力系统考虑到运行的稳定性、可靠性和经济性，采用了高压、大电流、高度集中的供电方式，故牵引变电所的故障对列车安全运行和电网稳定运行都具有很大的影响。
因此，对牵引变电所的故障进行快速准确地诊断和解决，对保障铁路系统安全和运行具有十分重要的意义。
下面将从牵引变电所故障检测的常用方法和处理流程两个方面，对牵引变电所常见故障处理进行分析。
一、牵引变电所故障检测方法牵引变电所故障诊断的检测方法主要有以下几种：1.目测观察法在巡视、检修、维护牵引变电所设备时，应在场馆内、高采样合成器、牵引变电所控制室等相对安全的位置，利用裸眼、光学放大镜、望远镜等观察各设备运行状态，特别是变配电间、变电所控制室、高采样合成器、电容器和电磁感应自耦变压器等容易发生故障的地方，及时发现设备运行状态不正常的情况。
2.听声辨振法采用听力笔或振动技术仪器，在高压开关柜、变压器、接地开关、分电器、CT、PT等设备中进行听或振测，通过声音或振动能判定设备是否正常工作，指示设备是否产生故障。
该方法要求检验人员口耳清洁，听声检测时应集中注意力，排除杂音干扰。
3.直接测量法通过直接测量传统参数、空气密度或阻抗等，对绕组匝间、匝端、磁路、电容器、接地、刀闸等异常进行检测和诊断。
常用的直接测量法有电参数测量法、故障电流测量法等。
4.综合判断法采用计算机模拟仿真、等效电路分析、电磁场理论、模糊数学、人工智能等综合技术，对牵引变电所进行故障诊断。
该方法可以高效准确地分析设备的故障类型、严重程度和影响范围等信息，有利于有效地制定解决方案。
二、牵引变电所故障处理流程在进行牵引变电所故障处理时，需要有清晰的流程和方法。
下面对常见的牵引变电所故障进行处理流程进行分析。
1.高压开关柜故障处理流程（1）松开制动：在出现高压开关柜故障时，要切断高压开关柜输入的供电电源。
牵引供电设备接地装置故障分析及其修试
牵引供电设备接地装置故障分析及其修试摘要：电气化铁路牵引供电系统是将电力机车的电能转换成牵引电流，再经过架空接触网、架空线传输到车站的一种电力运输方式。
为了保障铁路运输的安全和高速，就必须要对其进行严格的控制和管理，尤其是在其供电系统中，牵引供电设备接地装置是其中非常重要的组成部分，其主要作用是保证电力机车运行的安全性和稳定性，防止过大电流对电力机车产生损伤。
在电气化铁路中，由于其设备接地装置长期处于较高的运行温度环境中，所以很容易出现故障，从而导致牵引供电设备出现漏电、接地电阻超标等问题。
因此，本文主要结合实际情况，对牵引供电设备接地装置故障进行分析并提出相应的解决措施，旨在提高其运行质量和安全性能。
关键词：牵引供电设备；接地装置；故障分析；检修试验引言：随着我国铁路事业的不断发展，高速铁路的建设也在逐步进行中。
作为我国重要的交通工具，铁路对于国民经济的发展起着重要的作用。
在高速铁路建设中，牵引供电系统是其重要组成部分，其接地装置是保证供电系统安全运行的重要设施。
目前我国主要采用的牵引供电系统主要有电力机车牵引网、接触网、复合式架空接触网等。
在实际运行过程中，这些设备中都存在着一定的接地故障，如果不及时进行处理，就会影响到高速铁路的安全运行。
一、研究牵引供电设备接地装置故障及其修试的意义牵引供电设备接地装置的作用是对其周围的土壤进行有效的保护，从而避免雷击等事故的发生。
在电气化铁路中，牵引供电设备接地装置具有非常重要的作用，在很多方面都会直接影响到供电系统的安全性和稳定性，如果出现接地装置故障，就会导致供电设备出现漏电、短路等问题，从而给铁路运输造成一定的安全隐患。
因此，针对牵引供电设备接地装置故障进行研究并提出相应的解决措施，具有重要意义。
二、牵引供电设备接地装置故障类型（一）接地电阻过大或过小在电气化铁路中，由于牵引供电设备接地装置长期处于较高的运行温度环境中，所以很容易出现接地电阻过大过小的故障。
电气化铁路牵引变电所接地网敷设接地问题探讨
理 论 防 腐 效 果 ，大 概 运 行 １ ８ — １ ０ 年 即会 出现 锈蚀 现象 。 铜 是 非 常好 的 导 电材 料 ，它 有很 强 的 耐 腐 蚀 力 ，从 实 践 上 来 看 ，铜 接地 网 的寿 命 能 可 靠 运 行 ２ ５ — ３ ０年 ，然 而 它 的 机 械 强 度 低 ，在 进 行 垂 直 接 地 体 时 ，要 先 进 行 钻 孔 ，再 把 接 地 体 插 入 孔 中进 行 回填 土 ，因 此 ，施 工 过 程 比较 困难 ，而 且 铜材 料工 程造 价高 。 铜 包 钢 是 双 金 属 复 合材 料 ，它 有 钢 的高 强 度 ，又 有极 高 的 导磁 性 ，又 具 有 铜 材 料 的导 电性 与 耐 腐 蚀 性 ，然 而 ， 当 铀 包钢 的表 面铜 层 ＞ ０ ． ２ ５毫米 时 ，钢芯 载 流太小 ，只是受力体。包钢施工方便 ， 造 价 在镀锌 钢材 与铜 之 间 。 在 施 工 时 ，要 根据 实 际情 况 选 择 接 地材料。 ３接地 网 的布置 牵 引变 电所 的接 地 装 置 ，过 去 是 水 平 接地 极 为 主 ，外 缘 闭 合 ， 内部 敷 设 一 些 均压 导 体 的接 地 网 ，通 常各 均 压 导 体 按 间距布 置 ，由于 端部 效应 与邻 近效应 ， 各 均压 导 体 之 间 散 流 很 不 均 匀 ，边 缘 部 份 接 地 网的 导 体 散 流 为 中 心 部 分 的 ３ — ４ 倍 ，地 网边 缘 部 分 电 场 强度 比 中心 部 分 高 ， 电位 梯 度 大 ，整 个 地 网 的 电位 分 布 不 均匀 的程 度 随 面 积 的 增 大 和 网孔 的增 多 而 加 大 ， 因此 ，要 根 据 导 体 散 流 的实 际 情 况 ，采 用 不 等 间 距 布 置 均 压 导 体 ， 以 中 部 间距 大 ，边 缘 间 距 小 ，减 少 电位 梯度 分布 不均 匀 的状况 。 因为导体之 间的屏蔽作用 ，接地 网 内不 需 要增 加 垂 直 接 地 体 ，为 了让 冲击 电 流 扩 散效 果 增 强 ，垂 直 接 地体 一 般 只 在 变 压 器 、避 雷 针 、避 雷 器 下 面 安 装 ， 降 阻 的 垂直 接地 体 装 在 接 地 网外 缘 ，而 且 垂 直 接地 体 的距 离 要 大 于 垂 直 接地 体 长度 的两 倍 。 ４降低 接地 电阻 接 地装 置一 直长 期 在 地 下 运 行 ，它 要 受 到 水 位 与水 土环 境 的影 响 ，如果 敷 设 的环 境 非 常恶 劣 ，那 么 它 将 面 临化 学 腐蚀与 电化学腐 蚀的双重腐蚀 ，因此 ， 要 设 计 接地 装 置 时要 考 虑 当地 的 土壤 电 阻 率 ，在 土 壤 电阻 率 高 、面 积小 的地 方 进行 接地 设计 ， 要达 到降低 电阻 的效 果 ，
牵引变电所电流互感器二次回路发生多点接地影响分析
牵引变电所交流电流二次回路发生多点接地影响分析交流电流二次回路发生多点接地，将造成继电保护的拒动和误动。
具体内容分析如下:⑴电流保护交流二次回路发生多点接地在电流保护交流二次回路发生多点接地时，会造成电流保护的拒动或动作电流值不正常。
图4-1为多点接地示意图，在过电流保护交流二次回路图中，N为电流互感器二次回路原接地点,A为故障接地点。
若A点与原接地点N距离很近时（如在同一个端子箱内），此两接地点将电流互感器1LH二次侧线圈短路，电流互感器二次电流将主要通过A-N点形成回路，通过电流继电器LJ的电流将很小。
在外部一次设备发生短路故障时，由于通过电流继电器LJ的电流很小，因此LJ将不能启动，从而造成该保护拒动。
若A 点与原接地点N距离很远时（如N点在室外，A点在室内），由于地回流的电压降存在，在A-N两点间产生一个附加电源F，此附加电源产生的电流比较大（有时可达到10安以上），并与电流互感器1LH并联向电流继电器LJ供电，从而使电流保护不能按正常短路电流值动作，甚至发生电流保护误动或拒动现象。
⑵差动保护交流二次回路发生多点接地在差动保护交流二次回路发生多点接地时,一般会造成差动保护2n的误动作。
图4-2为差动保护交流二次回路多点接地示意图，在纵差动保护交流二次回路图中，D为原接地点，A为近端故障接地点，B为远端故障接地点。
当A点发生故障接地时，纵差动保护二次回路形成A-D两点接地。
假定A点（在纵差动保护屏上）距D点很近，此时A点与D点将差动保护23-24端子之间的电流线圈短接，使电流互感器4LH二次线圈的电流主要从A-D两点通过,而很少通过差动保护23-24间的电流变送器线圈；从而流入差动保护的电流为一次侧全电流、二次侧只有一相电流，使通过差动保护的电流失去平衡。
因此接触网线路在过负荷电流或有短路故障电流通过时，差动保护2n将误动作跳闸。
若B点发生故障接地（在电流互感器二次接线盒处），由于B-D 两点之间的距离很远，又由于地回流存在电压降，在B-D两点之间产生一个附加电源F，由于此附加电源电压较高，产生的电流比较大（有时可达到10安以上），并向差动23-24端子之间的电流线圈供电。
铁路牵引变电所接地网故障原因及对策分析
铁路牵引变电所接地网故障原因及对策分析山西省大同市 037001摘要：随着科学技术的发展，火车的动力来源也逐渐地发生了变化，逐渐的从传统的内燃机驱动的模式转变为了电力驱动的模式。
在现阶段主要是由铁路上所设置的铁路牵引供电系统向火车进行能源供给，而铁路牵引供电系统的构成较为复杂，在这个系统当中主要是由牵引变电所以及电网接触网所组成。
其中牵引变电所的功能就是通过高压电线将高压电流转化为符合火车运行的制式压力电流之后，再通过接触网将转化完毕后的电流输送至火车当中为火车提供电能。
随着近些年来科学技术的不断发展，铁路牵引变电系统逐渐成为了当前铁路运输的主要能源提供方式。
而牵引变电所则是属于牵引变电系统的核心，接地网则是牵引变电所的重要组成部分。
所以在日常的工作当中必须针对接地网存在的故障进行研究分析，寻找出相应的解决方案方可为我国铁路系统的正常运营提供一定的保障。
关键词：铁路牵引变电；地网故障；原因及对策引言：在当前时期，电气化铁路已经成为了当前我国铁路运行过程当中的主流。
在电气化铁路运营中主要就是通过铁路牵引变电所进行火车运行的能源供给。
而火车运行的过程当中所需要的能源量是巨大的，所以牵引变电所在利用接地网进行电流的输送时，很容易因为电流量过大导致产生故障。
一旦接地网发生了故障，那么对于牵引变电所系统整体都具有巨大的影响。
因此，必须针对接地网故障发生的原因进行分析，然后制定出相应的解决方案，实现对于故障的提前预防。
1.我国铁路及牵引变电所概述（一）我国铁路的发展情况介绍铁路运输是一种常见的陆地运输方式，并且通过铁路运输的方式进行货物或者人员的运输，相较其他运输方式而言，单次运输量较大且经济效益较高。
我国的铁路建设起始于1876年，历经约100年的发展历程至1978年在我国大致形成了我国铁路运输网的骨干架构。
在这个时期内，火车的运行大多采取传统内燃机驱动的方式，为火车运行供给动力。
但是进入20世纪60年代，我国就开始了电气化铁路的建设。
牵引变电所接地网设计技术的探讨
或Ｒ
。
力设备接地设计技术规程》 Ｓ Ｊ ＿７ ） 但对于避雷 （Ｄ ９ ， ８
线 分 流系数 怎 么取 值 ， 未 提 及 。导 致 一 方 面 要 求设 并 计 人员 按照 铁标 进 行 设 计 ， 一 方 面却 无 法 可 依 。实 另 际工程 中有 的参 照 以往 工 程 取 一 个 经 验值 ， 的 为求 有 稳 妥 ， 至将 最 大接 地短路 电流看作 入 地短路 电流 ， 甚 根 本 不考 虑分 流 的影 响 ， 设计 结果 严重 保 守 ， 费投 资 。 浪 这 里介 绍工 频分 流 系数 的计算 方法 。牵 引变 电所 内发生 短路 时 ， 频 分流 系数 可按 下述公 式计 算 ： 工
２１ 年 １ ０１ ２月
铁
道
工
程
学
报
Ｄｅ ２ ｃ ０１ｌ
第 １ ２期 （ １９ 总 ５）
Ｊ ０ＵＲＮＡＬ ０Ｆ ＲＡＩ ＷＡＹ Ｌ ＥＮＧＩ ＥＥ ＮＧ Ｏ Ｅ Ｙ Ｎ ＲＩ Ｓ ＣＩ Ｔ
Ｎ ．２ Ｓｒ１９ Ｏ １ （ ｅ．５ ）
文章 编 号 ：０ ６— １６ ２ １ ） ２— ０ ４— ５ １０ ２ ０ （ ０ １ １ ０ ８ ０
复合 式 接地 网的简 易计算 公 式为 ：
— —
接地 中性 点 的最大 短 路 电流 ；
（） ２
Ｒ ｏ５ ．
： ． ８卫 ０２
变 电所 内短路时 ， 避雷线 的工频分流系数。
０ ｓ
以上公 式 ， 承袭 自 １７ ９９年 水利 电力 部 颁 发 的《 电
＋ ＝ ＋ （） ３
ｐｏ ｌｍ ｎｇｏ ｎ ｉｇｐａ ｂ ｔ ｉｎｐｏｅｔ ｗ ｉ ｔｔ ｇｔｅｄ ｓ ｎ ｒ Ｓｓ ｅ ａ ｄｏ ｅｓ ｏ ｅｒｌｔ ｕ ｇｓ ｏ ｓ ｒｂｅ ｓｏ ｕ ｄｎ ｌ ｉ ｓ ｓ ｔ ｒ ｃｓ ｈｌ ｓ ｉ ｅｉ ｅ’ ｉ ，ｎ ｆ ｒ ｓｍ ｅ ｅ ｓｇｅｔ ｎ ． ｒ ｎ ｎ ｕ ａｏ ｊ ｅ ａｎ ｈ ｇ ｄ ｆ ａｄ ｉ
牵引变电所金属管网地网故障探讨
第 １ 期 ５
收稿 日期： １— ４ １ ２ ｌ Ｄ— ５ ０
牵引变 电所金属管 网地 网故障探讨
韩 志 强
（ 大秦铁路股份有限公司大 同西供电段 ， 山西大同 ，３ ０ ５ ０７ ０ ）
摘
要 ： 用牵引变电所 回流原理及跨 步电压形成理论 ， 牵引变电所运 行 中发生的 运 对
因站 区 暖 气管 道 布 置 不合 理 而 引发 的 地 网故 障 进行 了分析 ，指 出故 障 形 成 的 机理 ， 在
ｄ ｓ ｅ ｄ ｎ ｎ ｃ ｕ ａｅ ｂ ａ ｉ ｇ ｅ ｃ ｎ ｉ ｇ ａ ｄ ａ ｃ ｒ ｔ ｒ ｋ ｎ ，ｍｅ ｔ ｔ ｅ ｔｃ ｎ ｃ ｌ ｒ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ｆ ｒ ｒ ｐ ｄ ｑ ｅ ｃ ｉ ｇ ｅ ｕ ｅ ｈ ｍｐ ｃ ｎ ｔ ｅ ｅｓ ｈ ｅ ｈ ｉ ａ ｅ ｕ ｒ ｅ ｎ ｏ ａ ｉ ｕ ｎ ｈ ｎ ，ｒ ｄ ｃ ｓ ｔ ｅ ｉ ａ ｔ ｏ ｈ
员以及设备造成伤害 ， 从而影响安全供电 ， 铁路 运输 造成 损 对
失。因此 ， 研究牵引变 电所地下金属管网布置与变电所 回流方向 的关系 。 对于安全供 电具有重大意义 。
图 １ 暖气 放 电点 图 片
ｖ ｖ接线 。全所带 ６ 厂 条馈线 ， Ａ相 ２条 、 Ｂ相 ４条 。变电所馈线走
ｔａ ｓ ｓ ｉ ｎ ｃ ａｎ，ａ ｄ ｍａ ｓ ｔ ｐｅ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌｈ ｖ ｔ ｉ ｇ ｔ ｄ ｔ ｔｅ ｌ ａ ，ｐ ｏ ｉｉ ｇ ｔ ｏ ｕ ｉｎ ｆｒ ｔ ａ ｅ ｒ ｎ ｍｉｓｏ ｈ ｉ ｎ ｋｅ ｈｅ ｓ ｅ ｏ ｔｏ ａ ｅ ｎｏｈ ｎ ｏ ｏ ｗｉｈ ｈ ｏ ｄ ｒ ｖｄ ｎ ｈｅ ｓ ｌ ｔｏ ｈｅ ｓ ｆ ｏ ｏ ｅ ａｉ ｎｏ ｕｅ ｈ ｎ ｒ ｎ ． ｐ ｒ ｔ ｆ ｏ ｑ ｎｃ ｉ ｇｃ ａ ｅ
某型系列动车组牵引系统接地故障分析与规律挖掘
50一、牵引系统接地故障简介接地故障指的是导体与大地的意外连接。
针对动车组牵引系统来讲，接地故障指的是牵引系统的通电导体因为绝缘降低或意外断裂等情况，导致其电流部分或者全部流入车体和大地的故障。
牵引系统接地故障（某系列动车组故障代码为25EF、25ED）是高速动车组牵引系统主要故障之一。
高速动车组运营速度快，振动剧烈，对结构受力部件的影响较大，容易导致部分电流、汇流排等带电导体松动、脱落从而引起接地故障；高速动车组运营线路长，一天内穿过的气候带较多，而中国气候与环境多样，空气污染严重，极易引起部分绝缘子、电缆外皮接头等老化，绝缘水平降低，导致电流泄露从而引起接地故障；牵引系统为高功率、高电压、大电流的工作器件，其导通和关闭频发，频发引发尖锋电流或电压，这些都极易导致变压器油脂、电机线圈绝缘层等老化变质，从而触发接地故障。
接地故障的影响较大，轻微时导致列车牵引丢失、主断断开，影响运营秩序；严重时会导致火灾，如处理不及时，会引发重大的交通安全事故，造成重大的生命财产损失。
二、接地故障的工作原理某型动车组牵引系统主要由高压系统、牵引变压器、牵引变流器与牵引电机组成。
高压系统主要由受电弓、主断路器、车顶隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器及高压电缆等部件组成；牵引变压器主要由变压器本体、膨胀油箱和冷却单元组成；变流器主要由前端控制电路、四象限整流器、串联谐振电感、检测器件、接地故障检测、中间支撑电容、无感汇流排、限压电阻、逆变器和冷却单元组成；牵引电机主要由电机本体及冷却单元组成。
某型动车组牵引系统的接地故障检测主要分为两部分，第一部分为高压系统与变压器的原边，其通过高压系统的电压与电流互感器实现。
当高压系统或者变压器原边出现接地故障时，必然会造成电压陡降或输出电流与输入电流差异较大，车辆的控制单元实时采集与监控电压和电流数值，一旦发生故障，就切除高压系统，避免给系统造成进一步的危害。
第二部分为变压器侧次边与变流器和牵引电机，这部分是本文讨论的重点，当变压器的次级或变流器的内部或牵引电机任何一部分出现接地故障时，其通过变流器中间直流环境的接地检测环节检测，一旦发生接触故障，牵引控制单元便切除电机与牵引，保护系统避图1牵引系统接地检测原理中间直流环节接地检测系统由分压电阻器、滤波电容器、电压传感器以及评估用差动放大器构成。
牵引变压器铁芯多点接地故障性质的判断及处理方法
牵引变压器铁芯多点接地故障性质的判断及处理方法刘效锦随着列车载重量及车流密度的提高，作为电气化铁道的心脏的牵引变电所，其供电电流及供电量迅速增加，会加剧变电设备的老化，特别是作为核心设备的牵引变压器，，其运行的可靠与否将直接维系铁路的安全运行。
根据运行经验表明，变压器铁芯接地故障已成为变压器频发性故障之一，它在变压器总事故中占30％－50％。
通过对不同变压器运行现象、试验数据、处理后的结果进行分析，其故障性质各有差异，相应的处理方法也有区别。
现已曾发生该故障的四台变压器为例进行分析，处理方法有以下几种：第一种：现象：用2500V兆欧表进行铁芯对地摇测，测得铁芯对地绝缘电阻为零，经用500V兆欧表摇测也为零，用万用表（×10K 档）测试为零或接近于零，经测量铁芯对地环流较大，但变压器温升较快。
经油化验色谱分析，特征气体变化明显，如表1：从表中气体含量变化可以看出，总烃含量增加，CO2气体变化明显，铁芯过热。
故障判断：金属性多点接地。
故障原因：铁芯对地绝缘击穿或铁芯对地间构成金属通道，从而造成铁芯过热。
处理方法：将变压器放油至低压套管根部以下，拆除铁芯引线盖板检查，看引线是否有碰壳现象，若不能排除只能将变压器油全部放空，进行吊盖检查，将变压器外壳吊起来以后，再将铁芯对地进行摇测，看其数值是否变化，如果故障现象消失，说明接地故障乃油中游离杂质或金属性毛刺搭接在铁芯与外壳之间所致，由于放油使其位置发生变化，接地故障消除，如果绝缘电阻较放油前显著增大，其接地原因多为变压器中进入水所致，由于水重油轻，进入变压器内部的水沉集于变压器底部，浸没底垫绝缘，构成铁芯接地。
若放油前后绝缘电阻变化不大，则用兆欧表摇测穿芯螺栓对铁扼的绝缘电阻，如有接地现象，说明绝缘纸击穿，予以更换后重新摇测，当确认穿芯螺栓对铁扼绝缘良好后，铁芯对外壳的接地现象仍然存在，应着重检查变压器的铁芯和外壳可能相连，特别是距离较近的部位，看是否有金属异物搭接，如果仍不能排除，只能借助于其他方法进行检查，在现场多借助电焊机来进行检查，具体方法是将电焊机的接地端接地，在铁芯上放一铁板进行起弧，在焊接过程中仔细观察铁芯和底座的连接部位，通过起弧将金属毛刺烧损，使故障得以排除。
重载铁路牵引变电所接地网故障分析与探讨 王卓石
重载铁路牵引变电所接地网故障分析与探讨王卓石摘要：随着我国科技的快速发展，我国在铁路行业也取得了长足的进步，高速铁路的运载量也越来越大，于是重载铁路逐渐发展了起来，重载铁路就是指行驶列车总重大、行驶大轴重货车或行车密度和运量特大的铁路，主要用于输送原材料货物。
随着负荷的不断增加，列车行驶过程中所需要的电能也随之增大。
而牵引变电所是为列车提供电能的重要设施，所以必须保障其稳定性，降低故障发生率。
基于此，文章主要分析了重载铁路牵引变电所接地网故障。
关键词：重载铁路；牵引变电所；接地网；故障引言接地网对于牵引供电系统具有重要意义，因为牵引变电所接地网长期埋在地下，所以无法对其进行监控，所以非常容易出现故障，而且工作人员无法及时发现，进而对相关工作人员和牵引供电设备带来较大的危害。
造成接地网故障的原因通常有接地电阻过大、土壤腐蚀等。
当接地网发生故障时，不仅可能会对工作人员的人身安全造成威胁，还可能会引起测控、保护设备的误动或拒动，引发较严重的后果。
所以，必须保障牵引变电所接地网的稳定运行。
1重载铁路及牵引变电所的相关概述1.1我国重载铁路的发展我国铁路从20世纪80年代开始发展重载运输，起步较晚，但发展迅速。
自2006年以来，随着大秦线2万吨组合列车的大量开行及23t轴重通用货车在全路推广使用，我国铁路的重载运输已形成了2种主要模式：第一，在重载运煤专线大秦线及其相邻衔接线路上开行万吨单元列车和万吨、2万吨组合列车；第二，在京广、京沪、京哈、陇海等既有主要繁忙干线上开行一万吨级的整列式重载列车。
随着我国铁路的发展，重载运输技术有待进一步推广。
在2014（第三届）国际桥梁与隧道技术大会上，有关方面透露，继“客运高速”后，“货运重载”将成为中国铁路建设新重点，相关产业面临新一轮发展机遇。
主要方向是：一是专用货运重载铁路改造和新建；二是“四纵四横”客运专线逐步建成后，既有的客货混运铁路将逐步改造为重载铁路、以货运为主。
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供变电电气化铁道2019年第2期DOI：10.19587/ki.l007-936x.2019.02.003牵引变电所接地网故障诊断研究董秀国摘要：牵引变电所接地网对电气化铁路安全运营具有重要意义，本文基于CDEGS软件建立电气化铁路牵引 供电系统仿真模型，结合模糊判据分析和贴近度计算提出了接地网故障诊断算法及故障点定位方法，并验证了 该算法的正确性，为牵引变电所内接地状态在线评估提供了参考。
关键词：牵引变电所接地网；CDEGS;模糊判据；故障定位Abstract：The earthing network for traction substation has great significance to the safety operation of electrified railway, the paper establishes the simulation model for electrified railway on the basis of CDEGS software, puts forward the calculation methods for earthing network faults and methods for fault location with connection fussy judgment analysis and proximity calculation, and the correctness of the calculation is verified, providing references for online assessment of earthing status inside the traction substation.Key words:Earthing network in traction substation; CDEGS; fUssy judgment; fault location中图分类号：U226.5 文献标识码：B 文章编号：1007-936X(2019)02-0008-040引言电气化铁路利用钢轨、大地作为主要回流通 路，在列车正常运行时，牵引变电所接地网流过较 大的负荷电流[1]。
当牵引网发生短路接地故障或雷 电电流经接地网时，可能会导致接地网导体因发热 或大电流电动力而断裂，接地网缺陷将威胁供变电 设备运行安全及人身安全。
目前，牵引变电所接地网故障诊断常用方法是 停电抽样开挖。
该方法存在较大的盲目性，工作量 大、速度慢，易受现场运行条件的限制，通常不能 精准高效地判断断点，且由于需牵引变电所长时间 停电，影响电气化铁路的正常运营。
因此，开展电 气化铁路牵引变电所接地网故障诊断及不停电状 态下接地网运行状态评价方法的研宄十分必要。
为了在不停电和不开挖情况下实现接地网故 障诊断，国内外学者进行了大量研究。
1986年，Dawalibi等人提出了通过检测接地网地表磁场进 行故障诊断的方法[2]，但由于变电所环境较为复 杂，存在大量干扰，难以通过电磁场进行精确的故 障诊断；国内学者提出采用电阻分析法进行接地网 故障诊断[3~5],但通常情况下测得的接地引下线数 据数量小于接地网导体数量，需要对欠定方程进行 求解，且接地引下线电气参数对接地网各段导体电 阻变化的灵敏度较低。
本文基于模糊判据分析与贴近度计算解析地 表电位分布，提出在不停电、不开挖情况下牵引变 电所内接地网故障诊断与定位方法，可用于变电所 接地状态的在线评估。
1牵引供电系统建模以带回流线的直接供电方式为例，在CDEGS 软件的HIFREQ模块中建立电气化铁路牵引供电 系统仿真模型。
HIFREQ模块可以计算地上和地下 空间中导体的电流、电场、磁场和电势，其计算频 率可以从0 H z到几十MHz。
该模块可提供多层土 壤结构环境模型，使仿真模型更加贴近工程实际。
1.1牵引变电所建模采用HIFREQ工程模块提供的单相变压器模 型构建牵引变压器模型，参数如表1所示。
表1牵引变压器模型参数参数取值容量/MV-A40变比220/27.5短路阻抗/%8.4牵引变电所接地网如图1所示，接地网参数如 表2所示。
作者简介：董秀国.中国铁路济南局集团有限公司供电部，高级工程师。
8牵引变电所接地网故障诊断研究 董秀国供变电图4无故障时地表电位分布标f i 电势/标f i 电努(IDb 古yin @f=50 0000Hz 】vtl o ■■q 39.34 38.38 37.41 36 45 35 48 34 52 33.55 32.58 31 62 30.65表4钢轨参数（P 60)参数名称取值规格/(kg.m-1)60单位遠 S /Ckg.mf1)60.35截面/cm277.08计算半檢mm109.1有效内阻/(a k n r 1)0.135等效半径/mm12.792接地网地表电位仿真分析为了研究接地网故障对接地网地表电位的影响，针对典型故障对接地网地表电位大小、分布情 况进行分析。
接地网导体原等效半径为0.021m 。
图3所示为故障点位置，图4为无故障时地表电位 分布图，图5为导体断裂时地表电位分布图。
图3故陣点位置-160 -110 -60 -1040X A X IS (M ETERS)图S 导体腐蚀断裂时地表电位分布图1牵引变电所接地网平面结构示意图^2接地网参数类别参数取值水平主接地网面积导体材料 导体间距/m 150 m><150 m镀锌扁钢20垂直接地导体长度/m 导体材料 导体间距/m 2.5镀锌扁钢7.5 或 15接地网等效阻抗/Q0.31.2牵引网建模带回流线的直接供电方式下，电气化铁路牵引 网各导线空间分布如图2所示。
牵引网导线的选型 及参数选择依据为TB/T 2809-2017《电气化铁道用 铜及铜合金接触线》[6]、TB/T 3111-2017《电气化 铁道用铜及铜合金绞线》[7】、TB/T 2937-1998《电 气化铁道铝包钢芯铝绞线》[8]。
各导线型号如表3 所示。
_承力索承力索 _图2牵引网导线空间分布表3导线型号导线类别型号承力索JTMH95接触线CTMH120回流线LBGU-185/10吸上线YJV-1501.3钢轨建模依据TB/T 3276-2011《髙速铁路用钢轨》[9]， 选择P 60铁路标准钢轨，具体参数如表4所示。
.35.38.42.45l u e J e 9.|8.7.«. a k l l33j 33<2I O C 9255a & 6&34.33.32.31.30.顧Q i —o b o a s o o G S ®〇o o >6o n c €:S Q Q W ^W O O ®臌Q Q s i )©.狮A n o O H o o n c c doo Q M O S Q n s O J d f i o ]—<c oy l l J t s >C O I X V A\麵4™o o se o n s «:o l €l >c c r «l o :o (8p n o 〇:o 〇Q O w m s l o o nc a®狐«i :l >;l *,»w —•〕G O M Z 「o o n «o no o M O Q l s r c §□□••□□§類 b :0]»]$-r 6i9供变电电气化铁道2019年第2期由图4和图5可知，当导体断裂时，接地网地表电位出现较为明显的降低，故障导体上方电位从37.4 V下降至 35.5 V。
3接地网故障诊断基于模糊判据提出接地网故障诊断算法，对接地网地表电位采用模糊判据进行故障点定位。
3.1模糊判据模糊判据是用于度量2个模糊集合关系密切程度的一种方法，取值范围为[0,1],取值越接近0,表明2个集合的距离越大，关系越稀疏；取值越接近1,表明2个集合的距离越小，关系越密切。
运用模糊判据计算接地网上方地表实时电位分布的模糊贴近度，计算步骤如下：(1)设接地网上方地表电位实测数据的分布矩阵为•^li xnv1*X21 X22 X a =：：.^1 Xn2x lmx2mx…m.(1)式中，为接地网正上方标记为第《行第m列的 地表电位实测值。
(2)对地表电位实时分布矩阵内数据元素进 行规范化处理。
均值化处理：(2)mZ xv(3)极差化处理:11max(Xj) -min(x7.)式中，f= l，2,’”，m;y = 1，2,〜《;maxOc》为第_/列的最大值；min〇^为第y_列的最小值。
(3)电位实时分布数据与数据库样本的模糊贴近度计算。
设接地网上方地表电位实时分布矩阵为、，数据库样本为；c M，则地表实时电位分布与数据库样本的模糊贴近度计算式为aab='_f(5)^ =…l m(6)k=\V/=1式中，&为第A:行地表参比电极实时测量电位的平均值；/为定值，取值为1。
3.2接地网故障诊断与定位使用模糊判据对图3所示故障进行故障定位。
分别进行横向与纵向导体上方地表电位数据分块，再将正常工况与故障工况对应的数据子集进行贴 近度计算，根据择远原则，贴近度最低的部分即为 导体故障区段。
通过模糊判据，可算得故障接地网 横向导体与纵向导体电位数据与正常接地网横向 导体与纵向导体电位数据贴近度。
其中接地网横向 导体划分如图6实线所示，分为11行，10列，共 计110段导体；纵向导体划分如图7实线所示，分行图6接地网横向导体行图7接地网纵向导体10故障接地网横向导体与纵向导体电位数据与 如表5,表6所示。
正常接地网横向导体与纵向导体电位数据贴近度牵引变电所接地网故障诊断研究 董秀国_____________________________________________供变电表5接地网横向导体电位数据贴近度\列行\\1234567891010.895 90.887 70.879 50.877 80.891 50.886 70.876 80.775 40.268 80.238 820.897 30.894 80.892 30.889 90.879 40.888 70.892 20.769 30.274 10.205 730.878 90.887 80.896 70.887 90.886 10.874 50.849 90.823 90.726 90.692 040.882 90.889 80.896 70.897 10.896 60.8810.867 80.886 60.878 90.855 950.886 90.885 90.884 90.870 90.890 70.877 70.876 70.899 20.889 20.869 860.902 30.896 80.891 30.892 90.884 80.886 70.891 10.878 90.899 80.877 970.884 60.887 90.891 20.888 80.878 90.880 20.870 80.870 90.887 90.876 580.883 40.885 60.887 80.891 30.886 10.881 50.853 40.886 70.878 90.881 390.907 00.896 70.886 40.890 10.885 90.889 90.883 60.882 60.879 70.881 7100.884 60.887 90.891 20.890 30.889 60.890 10.879 90.886 90.889 50.887 9 110.894 30.892 30.890 30.895 60.888 90.891 20.882 40.879 90.889 60.879 6表6接地网纵向导体电位数据贴近度\列行\123456789101110.855 20.869 50.878 80.836 70.859 80.798 00.838 50.832 10.765 00.367 30.213 920.876 50.898 80.985 40.890 30.889 70.875 20.857 20.888 80.685 00.323 00.222 830.893 20.887 60.898 80.887 90.876 90.868 10.874 30.846 80.879 90.795 50.781 440.879 20.865 90.875 20.869 60.897 20.896 20.871 10.855 90.855 80.878 90.885 050.894 10.896 70.897 10.887 60.880 70.891 10.866 10.867 70.865 40.885 10.863 660.887 40.883 50.867 80.887 30.874 90.868 40.873 10.854 90.852 80.866 80.870 970.892 30.894 50.897 90.876 90.888 90.888 70.870 20.870 30.860 90.855 30.875 080.879 90.895 40.887 50.890 90.890 30.875 90.851 90.859 70.893 40.869 60.882 890.846 10.879 60.866 60.886 90.888 20.896 80.870 30.852 90.835 00.879 70.886 8100.829 20.871 70.856 20.884 90.887 20.907 30.879 50.849 50.805 80.884 80.887 0根据表5与表6可知，横向导体数据贴近度在 第1行的第9、10列和第2行的第9、10列处仅为0.268 8、0.238 8、0.274 1 和 0.205 7,纵向导体数据贴近度在第1行的第10、11列和第2行的第10、11 列处仅为 0.367 3、0.213 9、0.323 0 和 0.222 8, 明显低于1,说明测试电极第1行的第9、10列和 第2行的第9、10列区域下的横向导体以及第1行 的第10、11列和第2行的第10、11列区域下的纵 向导体发生故障，实际故障位置如图8所示。