📚 课程目录第4章接触网正极接地故障区段定位

4. 接触网正极接地故障区段定位

故障场景与可用信息

接触网正极接地（直流1500V侧正母线对地短路）是城轨牵引供电系统中较常见的故障类型。与变电所内母线接地不同，接触网正极接地的故障点位于两个牵引变电所之间的馈电区段内，故障电流由两端变电所分别经上行/下行馈线流出，经接触网、故障点、钢轨回流网络返回整流机组负极。因此，单靠一个变电所的电气量无法确定故障点位置，必须联合相邻两个变电所的馈线保护动作信息与短路电流分布进行区段定位。

本例设定一条典型线路：A所—B所—C所三个牵引变电所，相邻所间距约2km，采用双边供电。故障发生在A所与B所之间的上行接触网。可用信息包括：

各所馈线断路器（上行/下行）的保护动作状态与动作时刻；
各所馈线直流电流（故障时刻的短路电流幅值）；
各所直流母线电压跌落情况；
接触网分段绝缘器、隔离开关位置（用于把供电分区细分为区段）。

定位原理：保护动作边界 + 电流分布比值

接触网正极接地时，故障点两侧的变电所馈线都会检测到短路电流，而故障点之外的变电所（如C所）因故障电流不流经其馈线，保护不动作或电流增量很小。由此形成两个判据：

保护动作边界判据：找出"动作所—不动作所"的分界，故障点必位于最后一个动作所与第一个不动作所之间的供电分区内。本例A所、B所馈线均动作，C所不动作，故障位于A—B分区。
短路电流分布判据：在A—B分区内，故障点将接触网分成两段，A所馈线电流 I_A 与B所馈线电流 I_B 分别流过故障点两侧。忽略过渡电阻与线路参数差异时，故障点距A所的距离占比近似为：

x / L ≈ I_B / (I_A + I_B)

其中 L 为A—B分区接触网长度，x 为故障点距A所的距离。电流越大的一侧，说明该侧到故障点的电气距离越短，故障点越靠近该所。

定位计算与区段细化

按上例数据：I_A=1800A，I_B=1200A，L=2km。代入比值公式得 x/L≈0.40，即故障点距A所约0.8km。该结果落在A—B分区内，与保护动作边界判据一致，说明定位自洽。

若A—B分区内设有分段绝缘器，将分区细分为若干区段（例如每500m一段），则0.8km落在第2区段（0.5~1.0km）内，可进一步把故障范围缩小到该区段，供抢修人员优先巡查。

比值法假设两侧接触网单位长度阻抗相同、过渡电阻较小。当故障点过渡电阻较大或两侧供电方式不对称（如单边供电、越区供电）时，比值会偏离真实位置，应结合保护动作时刻先后、故障录波电流波形上升沿时刻差进行修正。

实操判断流程要点

步骤	操作对象	判断依据	本例结果
1	调取各所馈线保护动作记录	动作/不动作分界	A、B动作，C不动作 → A—B分区
2	读取故障时刻馈线短路电流	电流幅值对比	I_A=1800A，I_B=1200A
3	计算距离占比	x/L≈I_B/(I_A+I_B)	0.40，距A所约0.8km
4	对照分段绝缘器位置	区段边界	落入第2区段（0.5~1.0km）
5	现场核查验证	外观、绝缘、放电痕迹	确认故障点并隔离

若两侧馈线电流接近相等（比值≈0.5），说明故障点位于分区中点附近，此时比值法分辨率下降，应优先依靠分段绝缘器区段划分和现场巡查确定具体位置，不可仅凭比值下结论。

结果验证与注意事项

定位结果需通过以下方式交叉验证：一是核对保护动作时刻，靠近故障点一侧的变电所馈线电流上升更快、保护动作往往更早；二是检查故障录波中两侧电流波形，故障点两侧电流应满足基尔霍夫电流关系（忽略回流网络分流）；三是现场确认故障点放电痕迹、绝缘子破损或异物搭接情况。只有电气定位与现场核查一致，才能确认区段定位结论成立。