摘要：在复杂铁路线路或枢纽地区，牵引网有时采用“T接”方式。通过对“T接”牵引网回路研究，提出了“T接”全并联AT供电牵引故障时，采用横联电流比原理计算故障距离的修正方法。
关键词：T接牵引网；故障测距；横联电流比；全并联AT供电
0 引言
我国高铁线路列车速度快，行车密度大，为机车提供动力的牵引供电系统多采用全并联AT供电方式，牵引网结构一般为“串接”方式。在一些复杂铁路线路或枢纽地区，为节省设备投资和提高牵引网使用效益，出现了“T接”方式的牵引网。全并联AT供电方式的牵引网故障时，常用的测距方法包括吸上电流比、横联电流比、上下行电流比等。在“T接”的全并联AT供电牵引网故障时，直接采用原测距方法，测距误差较大。
通过对“T接”方式的全并联AT供电回路研究，提出采用横联电流比原理计算故障距离的修正方法。该方法能提高测距精度，对于及时排除故障，恢复供电有非常重要的帮助。
1 “T接”全并联AT供电牵引网及等值电路
1.1“T接”全并联AT供电牵引网
目前我国高铁牵引网大多采用全并联AT供电方式，在AT所和分区所处将上下行接触网（T）、正馈线（F）和钢轨（R）并联连接，变电所、AT、分区所均给一条铁路线路供电。“T接”方式的牵引网区别在于：在变电所~分区所中间“T接”出一段铁路线路，变电所、AT所、分区所同时给两条铁路线路供电。“T接”牵引网全并联AT供电方式可简化如图1所示,其中变电所牵引变压器（T）二次线圈中点抽出接地并接钢轨,在变电所馈线不设自耦变压器。CB1、CB2分别为下、上行双极断路器，AT1、AT2分别为AT所、分区所的自耦变压器,L1为线路一变电所至“T接”处线路长度，L2为线路一分区所至“T接”处线路长度，L3为线路二AT所至“T接”处线路长度。
图1 “T接”牵引网全并联AT供电方式示意图
图2为我国高铁牵引网横截面图，从图中可以看出下行的接触线（T1）和上行的接触线（T2），下行的正馈线（F1）和上行的正馈线（F2）对称。基于这种对称的特点，可以采用下面提到的广义对称分量法分析全并联AT供电牵引网。
图2 全并联AT供电牵引网横截面图
1.2“T接”全并联AT供电牵引网等值电路
广义对称分量法广泛应用于对称系统的电路分析，基于全并联AT供电牵引网对称的特点，采用广义对称分量法推导“T接”全并联AT供电牵引网等值电路。对于如图2所示的全并联AT供电牵引网，包含四个供电回路：下行接触线（T1）对地、下行正馈线（F1）对地、上行接触线（T2）对地、上行正馈线（F2）对地，在进行等值电路推导时，可将T1、F1、T2、F2当作A、B、C、D四相电路。
文献【2】【3】中均采用广义对称分量法对全并联AT供电牵引网等值电路进行了分析和推导，并对电源、自耦变、横联线在各序电流流通时的特性进行了研究。篇幅限制，这里直接引用文献中推导结果。在不影响计算结果的前提下做以下假设：1、上下行线路参数相同；2、AT为理想变压器；3、接触网和正馈线自阻抗的均值作为运算过程中它们的自阻抗。当假设条件满足时，全并联AT供电牵引网的电压、电流满足以下公式：
式（1）和（2）中，
为全并联AT牵引网中的T1、F1、T2、F2回路电流量（电压量），
为电流量（电压量）的0~3序分量,
为坐标变换矩阵和逆矩阵,矩阵见公式（3）。
由公式（2）可以得出序电流流向，如图3所示
图3 序电流示意图
根据电源、自耦变、横联线在0~3序网中得流通特性，推导出“T接”全并联AT供电牵引网得等效序网，如图4所示。
图4 “T接”全并联AT供电牵引网正常序网
图4中Z0’、 Z1’、 Z2’、 Z3’分别为零序、1序、2序、3序单位阻抗，IA0、IA1、IA2、IA3分别为A相零序、1序、2序、3序电流，ZAT1、ZAT2、ZAT3为变电所、分区所、AT所等效变压器漏阻抗。
2 “T接”方式牵引网的横联电流比修正算法
牵引网常见的故障类型有T-R、F-R、T-F三种，三种故障类型时横联电流比计算方法均相同。因此，只推导T-R故障时，横联电流比的修正算法，其他两种故障类型的修正方法和T-R故障类似。
由图4可知，横联电流只在2序和3序网络中流通。当在L1段牵引网发生T-R故障时，“T接”全并联AT供电牵引网2序和3序网如图5所示。
图5“T接”牵引网L1段T-R故障2序和3序网
上图中、、为2序网络中变电所、分区所、AT所的横联电流，、、为3序网络中变电所、分区所、AT所的横联电流，Z2、Z3为2序和3序阻抗，IA2、IA3为2序和3序电流。
（1）3序横联电流计算
当3序电流IA3流经3序网络时，阻抗及电流关系如图6所示。
图63序网中阻抗及电流关系
由图6阻抗及电流分配关系可得：
（2）2序横联电流计算
2序网络阻抗关系和图6类似，只需考虑横联电流和吸上电流分配关系即可。横联电流计算公式如下：
（3）横联电流和故障距离x关系
由公式4~11可得：
当故障在L1区段，故障类型为下行T线（T1）对地短路。短路电流等于 T1（A）相流入大地电流，其他相直接流入大地电流为0。且T1（A）相短路点为0。所以故障电路边界条件为：
3修正算法的仿真验证
基于Matlab/Simulink进行仿真验证，模型参数根据某实际线路参数输入，如表1所示。
表1“T接”线路仿真参数
在T接线路的三个分段L1、L2、L3处每隔2km进行T-R、F-R、T-F三种故障类型的短路故障仿真，仿真结果如表2所示。
表2 T接线路不同故障类型时故障测距仿真结果 （单位：km）
4 结论
利用广义对称分量法对“T接”牵引网进行了等值电路分析，通过计算推导，给出了“T接”牵引网全并联AT供电方式下，采用横联电流比原理故障测距时的修正算法。仿真结果表明，该算法在T-R、F-R、T-F三种故障类型时故障测距误差均小于200m。
需要注意的是，故障在不同分段时修正公式中采用横联电流和距离均不相同。实际应用中，首先要根据变电所、AT所、分区所的相关模拟量判断出故障区段，再选择对应区段的修正算法计算故障距离。
参考文献
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【4】李群湛,贺建闽.牵引供电系统分析[M].西南交通大学出版社,2007
【5】葛海波,张家念,郭华.含抗雷线圈的AT供电牵引网故障测距方法研究[J].电气化铁道，2017（02）：9-13
作者简介：张家念，男，1983年1月出生，大学本科学历，工程师职称，主要从事铁路牵引供电运行、检修和新线提前介入技术管理工作。