儲(chǔ) 峰 上海鐵路局調(diào)度所

隨著電氣化鐵路不斷發(fā)展，動(dòng)車組大量投入，牽引供電系統(tǒng)作為電力機(jī)車的血液，作為特殊的變配電系統(tǒng)，牽引變電所的饋線電壓穩(wěn)定、暢通是重中之重，其重要性不言而喻。伴著新線的不斷上馬，在既有線與客專線路過渡處，負(fù)荷不斷增大，易造成過負(fù)荷跳閘，影響列車運(yùn)行安全和正常秩序。

1 運(yùn)行現(xiàn)狀

杭州樞紐內(nèi)普速、高鐵列車交叉運(yùn)行，車流密度大，牽引變電所供電范圍廣，饋線過負(fù)荷跳閘次數(shù)多，杭州南至錢清區(qū)間401和402單元尤為突出。401和402單元聯(lián)接著滬昆干線、杭州樞紐與蕭甬線，供電線接入既有線的杭州南牽引變電所，供電臂長20.7 km，采用直接供電加回流線的供電方式，上、下行并聯(lián)運(yùn)行，途經(jīng)杭州南--夏家橋區(qū)間、夏家橋站、夏家橋--錢清區(qū)間、錢清站、錢清--柯橋區(qū)間。2011年，隨著車流調(diào)整，杭州南至錢清區(qū)間401、402單元負(fù)荷電流不斷增大，多次發(fā)生保護(hù)跳閘，而且時(shí)間比較集中于一定時(shí)段。根據(jù)饋線跳閘報(bào)告內(nèi)容判斷，跳閘類型主要可分為：金屬性接地故障、過負(fù)荷和機(jī)車帶電過分相三類。供電臂跳閘情況統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 供電臂跳閘記錄

根據(jù)表1跳閘報(bào)告內(nèi)容判斷（以下按照歸算至一次側(cè)數(shù)值進(jìn)行判斷），電壓較高（20 000 V以上）電流較?。? 000 A左右），阻抗角在40°以下，并通過網(wǎng)工區(qū)巡視未發(fā)現(xiàn)異常，可以判斷為過負(fù)荷。

2 原因分析

接觸網(wǎng)線路由于線路長、運(yùn)行條件差，易受天氣、環(huán)境、設(shè)備質(zhì)量的影響，引發(fā)電力機(jī)車受電弓支持絕緣子絕緣閃絡(luò)、擊穿；接觸網(wǎng)帶電設(shè)備對跨線橋、管、隧道底面放電，上跨橋、管、隧道上雪融化后結(jié)冰對橋底設(shè)備放電；網(wǎng)上異物，樹木倒在接觸網(wǎng)上，外單位施工地點(diǎn)部件脫落均會(huì)造成各類故障的發(fā)生。饋線每次跳閘，小車斷路器都要經(jīng)歷一次大電流沖擊，較大短路電流輕則沖擊變電設(shè)備，影響設(shè)備壽命，重則中斷供電，影響行車。對線路過負(fù)荷情況進(jìn)行分析，有利于了解故障情況，掌握運(yùn)營現(xiàn)狀，調(diào)整列車運(yùn)行，為故障搶修、設(shè)備改造提供依據(jù)。

2.1 列車運(yùn)行密度大

蕭甬線電化改造時(shí)的設(shè)計(jì)條件是：旅客列車最高速度為120 km/h，客車17對，貨車43對，行郵 2對，采用 SS9和SS4B型電力機(jī)車。運(yùn)行至2011年底，客車48對，貨車30對，行郵2對，采用DF和HXD3型機(jī)車，最高時(shí)速為200 km/h。經(jīng)營指標(biāo)每年按提升8%以上為目標(biāo)，貨車排放任務(wù)嚴(yán)峻，列車運(yùn)行密集，追蹤間隔時(shí)間減少，排放電力貨車與客車時(shí)間緊湊。特抽取2011年內(nèi)過負(fù)荷跳閘運(yùn)行圖進(jìn)行分析（圖1為正常運(yùn)行圖，圖2為跳閘運(yùn)行圖）。

圖1 正常運(yùn)行圖

圖2 跳閘運(yùn)行圖

通過圖1與圖2相比，圖1未少排放貨車且車流排放合理；圖2中畫圈標(biāo)記時(shí)段，加排了一趟電力貨車，由于間隔時(shí)間短，啟動(dòng)加速時(shí)電流大，從而引起了過負(fù)荷跳閘。對401、402單元在2011年的過負(fù)荷跳閘情況進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，一類情況為列車密集時(shí)段加排電貨，另一類情況為車輛排放時(shí)，列車間追蹤時(shí)間減短，從而造成過負(fù)荷。

2.2 定值

依據(jù)蕭甬線電化改造的初始設(shè)計(jì)，401、402單元的部分?jǐn)?shù)據(jù)和保護(hù)定值見表2。

表2 401、402保護(hù)定值

根據(jù)表2可知：最大負(fù)荷電流Ifhmax為600 A，僅相當(dāng)于一列重聯(lián)動(dòng)車組的最大負(fù)荷，電流互感器變比80，過流Ⅰ段電流整定為10。

而實(shí)際運(yùn)行中，列車運(yùn)行密集，追蹤間隔時(shí)間縮短，運(yùn)行速度提高，貨車以重車居多，從而其啟動(dòng)電流和牽引電流增大。如表1中多次過負(fù)荷跳閘時(shí)，僅有兩列電力客車，但過負(fù)荷跳閘時(shí)，負(fù)荷電流最小時(shí)為798.4 A，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于饋線最大負(fù)荷電流，與過流Ⅰ段電流整定值接近，從而發(fā)生過負(fù)荷跳閘。所以，設(shè)計(jì)時(shí)的整定值所取饋線最大負(fù)荷電流Ifhmax已經(jīng)與現(xiàn)實(shí)不符，過流Ⅰ段電流整定值過小，需重新測量、整定。

3 解決措施

通過上述原因分析，對于401、402單元過負(fù)荷跳閘，有以下解決措施：

3.1 調(diào)整車流

根據(jù)上述分析，過負(fù)荷跳閘原因之一為列車運(yùn)行密集，追蹤間隔時(shí)間過短，所以解決饋線過負(fù)荷最易見效的方法是重新編制列車運(yùn)行圖，將車流均勻排放。同時(shí)，依據(jù)線路參數(shù)，合理安排列車追蹤間隔時(shí)間，最大限度地排放電力貨車；在負(fù)荷緊張、經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，安排內(nèi)燃機(jī)車牽引，降低線路負(fù)荷，提高運(yùn)能。

3.2 提升供電能力，調(diào)整整定值

現(xiàn)經(jīng)營指標(biāo)每年按提升8%以上為增長目標(biāo)，客車、貨車排放任務(wù)嚴(yán)峻，在保證安全的大前提下，要使效益得到穩(wěn)步提升，調(diào)整車流并非一勞永逸。要提高運(yùn)能，加大車流排放，避免過負(fù)荷，還需從供電能力上著手。

3.2.1 調(diào)整整定值

由于車流密度的加大，現(xiàn)使用保護(hù)定值不符實(shí)際要求，需重新計(jì)算，主要是過電流保護(hù)的定值。過電流保護(hù)首先要保證線路上出現(xiàn)最大負(fù)荷電流IL.max時(shí)不動(dòng)作，即Iact＞IL.max，Iact為保護(hù)裝置的啟動(dòng)電流。401、402單元供電運(yùn)行方式簡圖如圖3。

圖3 401、402單元供電示意圖

考慮線路設(shè)備情況，通過測量實(shí)際最大負(fù)荷，過電流保護(hù)時(shí)保護(hù)裝置的啟動(dòng)電流為：

Kre1-過電流保護(hù)可靠系數(shù)，一般采用 1.15～1.25；

KMs-自啟動(dòng)系數(shù)，數(shù)值大于1，應(yīng)由網(wǎng)絡(luò)具體接線和負(fù)荷性質(zhì)決定；

Kre-電流繼電器的返回系數(shù)，對機(jī)電型繼電器一般采用0.85，對靜態(tài)型繼電器則可采用0.9～0.95。

根據(jù)上述公式，重新計(jì)算得出401、402單元過電流保護(hù)時(shí)保護(hù)裝置的啟動(dòng)電流值，經(jīng)過流互變比的換算，即可得出過流定值，可進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)整（自2010年1月13日起，杭州南站112單元改造，饋線過流定值及時(shí)調(diào)整，由6.35修改為10.44，至今運(yùn)行良好）。

3.2.2 擴(kuò)容

調(diào)整定值的同時(shí)，還需考慮主變?nèi)萘康囊蛩?，若變電所容量不能滿足日后發(fā)展需求，則在寧杭等新線建設(shè)時(shí)，引入401、402單元供電負(fù)荷，將 401、402單元供電線接入新變電站，徹底提升供電能力，解決目前過負(fù)荷現(xiàn)狀，提高既有線與客專過渡區(qū)運(yùn)能。

3.3 加強(qiáng)監(jiān)視

車流密集時(shí)段，加強(qiáng)負(fù)荷監(jiān)視，當(dāng)超過一定幅值時(shí)，及時(shí)通知行車調(diào)度臺(tái)，采取限制車流措施。變電所饋線跳閘后，值班員在第一時(shí)間內(nèi)巡視相關(guān)室內(nèi)外設(shè)備，室外設(shè)備重點(diǎn)巡視線夾連接處，室內(nèi)重點(diǎn)巡視穿墻套管以下，母線、斷路器（小車），流互是否有異音、異味等。因?yàn)槊看翁l，小車斷路器都要經(jīng)歷一次大電流沖擊，所以跳閘后要及時(shí)巡視并確認(rèn)設(shè)備狀態(tài)并匯報(bào)相關(guān)部門。各部門還要對本次跳閘做一個(gè)系統(tǒng)的分析，這對掌握設(shè)備現(xiàn)狀、預(yù)防事故起著關(guān)鍵性作用。

3.4 建立閉環(huán)管理體系

生產(chǎn)部門要建立繼電保護(hù)定值單的閉環(huán)管理措施，參與定值單執(zhí)行的各部門人員應(yīng)嚴(yán)肅定值單執(zhí)行工作，管理好定值單、定值底稿、資料方案，這對繼電保護(hù)定值計(jì)算和運(yùn)行維護(hù)工作十分重要，保存的定值及其資料必須與現(xiàn)場實(shí)際相符，才能保證定值計(jì)算正確和執(zhí)行無誤。

4 結(jié)束語

新線不斷上馬，線路負(fù)荷隨列車密度調(diào)整而變化，過渡區(qū)間容易發(fā)生過負(fù)荷跳閘，影響列車運(yùn)行，降低設(shè)備使用壽命。實(shí)際運(yùn)行中，需加強(qiáng)多部門聯(lián)動(dòng)，合理排放車流，調(diào)整線路負(fù)荷，根據(jù)實(shí)際負(fù)荷調(diào)整保護(hù)整定值，加強(qiáng)日常分析管理，確保安全與效益雙保障。