(太原鐵路局供電處，山西 太原 030013)

1 引言

牽引供電系統(tǒng)接觸網(wǎng)由于運行環(huán)境的特殊性，每年都會發(fā)生多起開關跳閘事件，中斷供電影響鐵路運輸。絕大多數(shù)接觸網(wǎng)跳閘都是接地短路性質(zhì)的跳閘。因此模擬接觸網(wǎng)對地短路故障進行短路試驗，準確掌握接觸網(wǎng)阻抗值等主要參數(shù)，可以更加準確的進行保護定值的設定和故標參數(shù)設置，對接觸網(wǎng)的故障分析判斷具有較強的實際指導意義。

2 短路試驗方法和存在的問題

2.1 接觸網(wǎng)短路試驗項目

新建高速鐵路供電方式一般為AT供電方式，《牽引網(wǎng)供電狀態(tài)測控系統(tǒng)試驗方案》規(guī)定接觸網(wǎng)模擬短路試驗的項目主要有：全并聯(lián)方式下的接觸網(wǎng)對鋼軌短路試驗和正饋線對鋼軌短路試驗、不并聯(lián)方式下的接觸網(wǎng)對鋼軌短路試驗和正饋線對鋼軌短路試驗、直接供電方式下的接觸網(wǎng)對鋼軌短路試驗、接觸網(wǎng)和正饋線之間的短路試驗。

2.2 接觸網(wǎng)短路試驗接地方法

《高速鐵路工程動態(tài)驗收技術規(guī)范》(TB10761-2013)8.1.4規(guī)定，“應采用接觸線對鋼軌、正饋線對鋼軌2種方式進行接觸網(wǎng)模擬短路試驗”，“接觸網(wǎng)短路試驗點，AT供電方式宜設于第一AT段末端及第二AT段中間位置”。

《牽引網(wǎng)供電狀態(tài)測控系統(tǒng)試驗方案》中規(guī)定短路試驗時按永久性接地方案接地。具體方法是：接觸線永久性接地短路連接順序由上至下為：接觸網(wǎng)腕臂—120mm2軟銅絞線—鋼軌。正饋線永久性接地短路連接順序由上至下為：正饋線—120mm2軟銅絞線—鋼軌。

2.3 短路試驗接地方案存在的問題

接觸網(wǎng)模擬短路試驗時，按要求需要做接觸網(wǎng)或正饋線對鋼軌的短路，但AT供電方式下短路電流很大，短路電流值達到3000A～6000A，如短接線與鋼軌連接狀態(tài)不良，在大短路電流通過時會燒傷鋼軌，雖然現(xiàn)場可以采取短接線與鋼軌之間增加墊板、涂抹導電膏等緊密連接等措施，但在鋼軌連接點部位仍然會出現(xiàn)不同程度燒傷。

3 短路試驗分析

3.1 接觸網(wǎng)短路試驗的目的

測試接觸網(wǎng)人工短路狀態(tài)下的牽引變電所、分區(qū)所、AT所接觸網(wǎng)短路電壓、電流參數(shù)，并記錄波形。計算AT吸上電流比，分析計算短路點所在供電臂線路阻抗，驗證保護動作邏輯。

3.2 短路試驗的理論分析

接觸網(wǎng)短路試驗點，AT供電方式宜設于第一AT段末端及第二AT段中間位置，我們以第一AT段末端的短路試驗為例，當靠近AT所處發(fā)生接觸網(wǎng)對鋼軌短路時的短路電流路徑示意圖如圖1所示。

圖1 接觸網(wǎng)對鋼軌短路時的短路電流路徑示意圖

接觸網(wǎng)對鋼軌短路試驗時，短路電流的路徑為：變電所主變—接觸網(wǎng)—鋼軌—附近的吸上線—保護線—變電所集中接地箱。

如果接觸網(wǎng)對地短路，由于大地與鋼軌、吸上線等之間的絕緣措施，所以短路電流的主要路徑為：變電所主變—接觸網(wǎng)—大地—變電所地網(wǎng)—變電所集中接地箱。

3.3 效果對比分析

從接觸網(wǎng)對鋼軌短路試驗和對地短路試驗的短路電流路徑對比中，可以看出對鋼軌進行短路試驗的優(yōu)點是短路電流的回路非常暢通，對于測試接觸網(wǎng)模擬短路狀態(tài)下的牽引變電所、分區(qū)所、AT所接觸網(wǎng)短路電壓、電流參數(shù)，計算AT吸上電流比，分析計算短路點所在供電臂線路阻抗等是接近于理論值，可以進行準確的分析，可以準確檢驗繼電保護的選擇性、速動性、靈敏性和可靠性。

對地進行短路試驗試驗的準確性相對較低。

3.4 對鋼軌短路試驗可能的后果

鐵運(2012)83號《關于印發(fā)<高速鐵路無砟軌道線路維修規(guī)則(試行)>》(TG/GW115-2012)第3.4.2條規(guī)定“鋼軌表面缺陷深度允許偏差熱軋狀態(tài)下刮傷、軋痕、縱向裂紋、折疊、氧化皮壓入軋痕深度，允許偏差，軌頭踏面不大于0.35mm，其它部位不大于0.50mm”。第5.2.1條第三項第3款規(guī)定“對緊急處理或臨時處理處所，宜于當日天窗內(nèi)采用原位焊復或插入短軌焊復處理。進行焊復處理時，應保持無縫線路鎖定軌溫不變。作業(yè)軌溫宜低于實際鎖定軌溫0℃～20℃。當采用插入短軌焊復時，短軌長度不得小于20m?！?/p>

在對鋼軌進行短路試驗時，在短接線與鋼軌連接點只是通過接地線夾、墊板、導電膏等機械連接，可能會燒傷鋼軌。也就是說，只要連接部位的鋼軌燒傷超過0.50mm，就需要采用插入短軌焊復，短軌長度不得小于20m。約需直接費用15萬元。不但造成經(jīng)濟損失，而且可能對高鐵運行安全造成影響。

4 短路試驗接地方案探討

針對從接觸網(wǎng)對鋼軌短路試驗和對地短路試驗存在的弊端，我們需要尋求一種解決方案，使得短路試驗時短接線不與鋼軌直接連接，但可以達到與之相近的試驗效果。

4.1 短路電流路徑分析

對鋼軌短路試驗時，短路電流的路徑：①變電所主變—②接觸網(wǎng)—③鋼軌—④附近的吸上線—⑤保護線—⑥變電所集中接地箱。如果省略其中第③個環(huán)節(jié)，同樣可以達到短路試驗的目的。那么短路電流的路徑變?yōu)椋孩僮冸娝髯儭诮佑|網(wǎng)—③附近的吸上線—④保護線—⑤變電所集中接地箱，這也是暢通的回流通路。

4.2 改進方案

通過短路電流路徑分析，我們可以采取短接線不與鋼軌連接，改為在供電臂中吸上線附近作為短路試驗點，將接觸懸掛與吸上線直接連接進行短路試驗。采用這個方案進行短路試驗短路電流的路徑變?yōu)椋孩僮冸娝髯儭诮佑|網(wǎng)—③附近的吸上線—④保護線—⑤變電所集中接地箱，短路電流也可以暢通地回流，達到與鋼軌直接連接進行短路試驗相同的試驗效果。

接觸網(wǎng)與吸上線直接連接進行短路試驗時，由于吸上線可能與扼流變壓器相連，試驗時會對扼流變壓器產(chǎn)生大電流沖擊，對扼流變壓器造成損壞。為了避免扼流變壓器損壞，可以采取如下措施：一是短路點選擇在空載扼流變壓器附近的吸上線進行；二是將短路試驗點附近1公里范圍內(nèi)的扼流變壓器與鋼軌連接點拆除。這樣既可避免短路電流分流影響試驗準確性，又能保證短路試驗點附近設備的安全。

5 結(jié)束語

接觸網(wǎng)短路試驗是電氣化鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試的最后一個試驗項目，不僅是對斷路器及其保護裝置性能的檢驗，也是對牽引變電所設備安裝接線是否正確可靠的檢測手段，同時也是對相關各電氣部件的沖擊試驗。新建電氣化鐵路線牽引供電系統(tǒng)進行接觸網(wǎng)模擬短路試驗，可以驗證供電臂牽引網(wǎng)供電狀態(tài)測控系統(tǒng)的基本性能和基本算法，根據(jù)測試結(jié)果指導牽引網(wǎng)供電狀態(tài)測控系統(tǒng)的調(diào)整和優(yōu)化，使系統(tǒng)達到設計目標、滿足運行要求。