电气化铁路牵引网故障测距原理

T-R短路阻抗理论计算曲线
T-F短路阻抗理论计算曲线
0
0
5
10
15
20
25
30
短路点到牵引变电所的距离L(km)
二、常用故障测距原理
AT吸上电流比测距原
理
DL AT1
AT2
Eq
Q
1
l
ln
Q
1 (Q1
Q1 Q2
)
D
1-Q2 Q
Q In1 /(In In1)
理想情况：
Q1
0 ln
l
靠近变电所AT处短路时，Q=0；
测距装置定值
失压检测启动电压：参考馈线保护低压启动过电流低压定值， 一般取0.66倍额定电压；时限为60～100ms。 TF故障判别电流：与牵引网的结构、接触网、钢轨、大地泄 露等等有关。根据武广高铁经验数据，整定为1000A。 馈线电流、AT吸上电流CT变比：设计院确定。 变电所公里标：设计院确定。 吸上电流比－距离表Q-L：设计院确定，厂家配合。 电抗－距离表X-L：设计院确定，厂家配合。
五、故障测距报告示实例
2012-10-15 05:39:21.275 哈西_牵引变电所 大连方向故障测距装置
变电所测距数据
故障点距离=13.31km
公里标=1226.49 下行/FR故障/吸上电流比原理 T线电压=52844.50V F线电压=51238.51V TF电压=104081.89V 吸上电流1=11.62A 吸上电流2=0.29A 总吸上电流=11.90A 上行T线电流=655.23A 上行T线电流角度=291.93° 上行F线电流=721.04A 上行F线电流角度=112.89° 下行T线电流=642.53A 下行T线电流角度=291.90° 下行F线电流=744.68A 下行F线电流角度=112.67°
分区所测距数据
T线电压=4061.20V F线电压=3242.45V TF电压=7293.00V 吸上电流1=0.78A 吸上电流2=1618.73A 总吸上电流=1619.48A 上行T线电流=386.82A 上行T线电流角度=118.38° 上行F线电流=205.90A 上行F线电流角度=294.41° 下行T线电流=418.70A 下行T线电流角度=118.68° 下行F线电流=1012.92A 下行F线电流角度=117.73°
T22
R12
R22
F12
F22
二、常用故障测距原理
单线直接供电方式故障测距
CB
Z
I
U
CB I
L R
Rg U
异相短路？
X Xn
X3 X2
X1
0
l1
l2
l3
ln L
l
ln1
ln Xn
ln1 X n1
(X
X n1)
二、常用故障测距原理
复线直接供电方式故障测距
CB1
Z1
I1
CB2
Z2
I2
U
U
d CB1 I1 U
D2
复线直接供电方式
D1
d
D4 D2
AT供电方式
SS Eq
AT
SSP
AT
SP
T1
R1
F1
T2 R2 F2
一、电气化铁道常用供电方式
全并联AT供电方式
电力系统
A
B
C
CB1
T1
T2
CB2
CB3
T1
F1
T2
AT2
AT1
AT3
AT4
F2
CB4 CB5
CB6 CB7
T11
T21
R11
R21
F11
F21
T12
AT故障测距装置定值
失压检测元件 时限：70ms
外启动检测元件 时限：10ms
Q-L表整定
供电臂
代码 Q0
武昌东－大章
L0（km） Q1
L1（km）
1 0.09 0.00 0.10 0.00
2 0.28 5.40 0.30 3.43
3 0.47
10.80 0.50 6.85
4 0.66
16.20 0.70
F线电抗值(Ω)
TF线电抗值(Ω)
0.00 11.30 99.99
0.00 5.65 99.99
三、客运专线故障测距原理
测距装置定值
单位电抗：与牵引网的结构、接触网、钢轨、大地泄露等等 有关。 经过对武广线的统计表明，基于交大许继测量阻抗的计算方 式，T型、F型、TF型单位电抗分别约为0.296Ω/km、 0.490Ω/km、0.148Ω/km 。
所2下行母线电压 U=5.07KV 所2上行母线电压 U=5.12KV 所2下行T线电流 I=220A 所2下行F线电流 I=212A 所2上行T线电流 I=239A 所2上行F线电流 I=247A 所2AT1吸上电流 I=932A 所2AT2吸上电流 I=0A
所1吸上电流 I=5823A
所2吸上电流 I=932A
断路器号 故障类型 测距结果
214 T型 K67+190
所1下行母线电压 U=5.95KV 所1上行母线电压 U=6.65KV 所1下行T线电流 I=2064A 所1下行F线电流 I=1461A 所1上行T线电流 I=4948A 所1上行F线电流 I=1419A 所1AT1吸上电流 I=5823A 所1AT2吸上电流 I=0A
单位电抗：可以通过高压短路试验或低压短路试验，由测距装 置采集变电所母线电压和馈线电流计算获得。 用户在使用过程中，对一个确定的故障点和测量电抗值，及时 修正X-L表。
三、客运专线故障测距原理
测距装置定值
接触网1 供电线1
变电所 X X2 X X1
变电所分相 供电线2
接触网2
0
L1
L
L2 L
三、客运专线故障测距原理
l CB3
CB2 I2 L
l I2 2L I1 I2
二、常用故障测距原理
AC
55kV
电力机车
接触网 C
钢轨 T
负馈线 F
二、常用故障测距原理
DL AT1
AT2
Eq
单线AT供电方 式牵引网短路 阻抗
7
6 TR或FR故障无 5 法用电抗法测距
4
3
AT3 T1
R1
F1
牵引网短路阻抗Z(ohm)
2
1
2012-10-15 05:39:21.685 哈西_牵引变电所 212馈线保护装置
阻抗I段出口 出口时间=104.00ms 馈线电压UT=7537.00V 馈线电压UF=7309.00V 馈线电压UTF=14844.00V T线电流=1080.00A F线电流=1180.00A ITF电流=2260.00A TF一次电阻=2.46Ω TF一次电抗=6.10Ω 阻抗角=68.00度 TR一次电阻=6.51Ω TR一次电抗=5.72Ω 故障测距=13.77km
变电所
•
•
当 | I TF1 || I TF 2 | ，判别为下行方向，反之为上行方向。
AT所/分区所
当故障电流由下行流向上行，判别为上行方向，反之为下行 方向。
T F T1
F1
T1
F1
T1
F1
T2
F2
T2
F2
T2
F2
三、客运专线故障测距原理
故障T、F类型判断
•
•
当 | I T || I F | ，判别为T型故障，反之为F型故障。
五、故障测距报告示实例
2012-10-15 05:39:21.275 哈西_牵引变电所 211馈线保护装置
阻抗I段出口 出口时间=100.00ms 馈线电压UT=7526.00V 馈线电压UF=7323.00V 馈线电压UTF=14844.00V T线电流=1060.00A F线电流=1240.00A ITF电流=2300.00A TF一次电阻=2.46Ω TF一次电抗=5.97Ω 阻抗角=67.50度 TR一次电阻=6.56Ω TR一次电抗=5.46Ω 故障测距=13.14km
五、故障测距报告示实例
测距时间 报告类型 报告性质 距离标志 动作标志
U1 U2 It1 If1 It2 If2 Iat1 Iat2 Q 事件1
2012-10-25 11:23:19.443 AT故障测距 重召 公里标 AT测距法,上行失压动作 10.79kV 10.79kV 1666A 1838A 1660A 2638A 0A 0A 0.83 变电所吸上电流 I=1150A
D
远离变电所AT处短路时，Q=1。
AT3 T1 R1 F1
Q2
ln+1 L
二、常用故障测距原理
AT供电方式故障测距
SS
AT
Eq
SSP
AT
SP
T1
R1
F1
T2 R2 F2
当开闭所不并联、分区所并联的时候：
l I2 2L I1 I2
I1 It1 I f 1
I2 It2 I f 2
l－故障距离； L－线路总长度。
T F T1
F1
T1
F1
T1
F1
T2
F2
T2
F2
T2
F2
三、客运专线故障测距原理
重合闸失败测距
在变电所，如果
•
•
I TF1 I TF 2
，为下行故障。
此时当
0.9
It1 If 1
1.1 ，判为TF型故障。
否则，当 It1 If 1 ，则为T型故障。
T F T1
F1
T2 F2
三、客运专线故障测距原理
三、客运专线故障测距原理
问题与建议
1、测距装置定值：设计院确定，厂家配合；由于计算单位电 抗与实际单位电抗差别较大，建议采用既有线经验数据。 2、施工与试验：施工单位施工安装后，必须完成测距装置单 机和系统试验，避免出现后期运营单位和厂家的麻烦。 3、容易出现的问题：T、F线电流线错接；上下行电流线错接； 定值紊乱；开关量错接、漏接。
二、常用故障测距原理
电抗法测距原理（单线TF型故障）
DL AT1
AT2
Eq
x l
x0 x－测量电抗； x0－TF型单位电抗。
AT3 T1
R1
F1
电力系统 AB
T
三、客运专线故障测距原理
T F
AT1
CB1
CB2
T、F型故障：AT吸上电流比法测距； TF型故障： 不能采用电抗法测距。
AT2
T1 R1 F1 T2 R2 F2
三、客运专线故障测距原理
AT吸上电流获取 变电所、AT所、分区亭三处的吸上电流分别为
IIaattASST
It1 If 1 Iat1 Iat2
It 2
If 2
IatSP Iat1 Iat2
T F T1
F1
T1
F1
T1
F1
T2
F2
T2
F2
T2
F2
三、客运专线故障测距原理
TF故障类型判断与故障区域判断
电气化铁路牵引网 故障测距原理
电气工程学院 林国松
目录
一、电气化铁道常用供电方式 二、常用故障测距原理 三、客运专线故障测距原理 四、思考题
一、电气化铁道常用供电方式
☆单线直接供电方式 ☆复线直接供电方式 ☆AT供电方式 ☆全并联AT供电方式
一、电气化铁道常用供电方式
单线直接供电方式
D1
d
三、客运专线故障测距原理
客运专线牵引网与测距系统配置
光纤通道
测距装置
测距装置
变电所 T F T1
F1
AT所
T1
F1
测距装置 分区所
T1
F1
T2
F2
T2
F2
T2
F2
三、客运专线故障测距原理
全并联AT供电方式故障测距要求
➢适用于AT牵引供电系统； ➢适应各种运行方式； ➢采用吸上电流比AT测距原理、电抗法原理； ➢具备测量、显示和数据通信接口等功能； ➢提供详细的测距信息； ➢能正确判断故障类型（T-R、F-R、T-F）； ➢能正确判断故障方向（上、下行）。
10.28
5 0.85
21.60 0.90
13.70
三、客运专线故障测距原理
测距装置定值
Q
Q值：与AT段的长度、AT漏抗、主变 1
Q2
压器等效漏抗、钢轨泄露、大地泄
露等等有关。
Q
经过对武广线的统计表明：
变电所-AT所间，Q1=0.06，Q2=0.15； Q1
AT所-分区所间，Q1=0.18，Q2=0.15。 0 ln
如 max(| IatSS |, | IatAT |, | IatSP |) Iset ，则为TF型故障。
当不是TF故障，首先找到各处AT吸上电流模值最大值， 并寻找相邻AT吸上电流较大者，两AT间即为故障区段。
T F T1
F1
T1
F1
T1
F1
T2
F2
T2
F2
T2
F2
三、客运专线故障测距原理
故障上下行判断
AT所测距数据
T线电压=5096.31V F线电压=3296.89V TF电压=8378.30V 吸上电流1=3.08A 吸上电流2=2559.18A 总吸上电流=2559.31A 上行T线电流=659.87A 上行T线电流角度=113.92° 上行F线电流=952.81A 上行F线电流角度=296.56° 下行T线电流=609.11A 下行T线电流角度=113.79° 下行F线电流=2224.79A 下行F线电流角度=115.00°
l
ln+1 L
D
Q值：可以通过高压短路试验或机车置于线路取大电流，由测 距装置采集各处所电流并计算获得。 用户在使用过程中，对一个确定的故障点和测量Q值，及时修 正Q-L表。
三、客运专线故障测距原理
测距装置定值
X-L表整定
分段
距离(公里)
0段
0.00
1段
35.30
2段
99.99
T线电抗值(Ω)
0.00 11.30 99.99
五、故障测距报告示实例
故障电流分布图
1666 T1 R1
1838 F1
第1次：上行F故障 变电所吸上电流 1150
1461 5823
2064
1660 T2 R2
2638 F2
1419 7802
4948
220 932
239
五、故障测距报告示实例
测距时间 2012-10-25 12:06:36.098