關(guān)于兩路電源“并路倒閘”問題的探討

摘 要：為保證配電網(wǎng)中重要用戶不間斷供電，兩路電源“并路倒閘”操作越來越被廣泛使用。介紹了鐵路運(yùn)行規(guī)程對(duì)各種負(fù)荷停電時(shí)間的要求，討論了兩路電源合環(huán)應(yīng)滿足的技術(shù)條件，分析了不滿足合環(huán)條件下強(qiáng)行合環(huán)可能會(huì)產(chǎn)生短路故障，造成保護(hù)跳閘甚至越級(jí)跳閘的嚴(yán)重后果，此外論文還研究了并路倒閘時(shí)保護(hù)裝置設(shè)置方案，給出微機(jī)保護(hù)裝置設(shè)置檢同期時(shí)所設(shè)置的壓差門檻值建議。研究結(jié)果表明，對(duì)10 kV合環(huán)倒路存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，若采取用戶兩路電源的變壓器低壓側(cè)400 V短時(shí)并列將會(huì)減小對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)的不利影響。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng) 兩路電源 并路倒閘 合環(huán)電流

中圖分類號(hào)：TN86 文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）01（b）-0024-02

為了確保電網(wǎng)安全，供電公司在審批供電方案時(shí)，一般不允許兩路電源“并路倒閘”[1]。設(shè)計(jì)時(shí)要求在變、配電所的電源和母聯(lián)斷路器間裝設(shè)“三合二”的電氣聯(lián)鎖，就是為了保證兩路電源和母聯(lián)斷路器不可能同時(shí)在合閘狀態(tài)。但是對(duì)于一些極少數(shù)不允許短時(shí)間斷供電的非常重要的用戶，供電公司還是允許“合環(huán)倒路”的，例如鐵路較大車站、站場(chǎng)的用電屬一級(jí)負(fù)荷，瞬時(shí)停電將會(huì)造成較大的政治影響，在施工設(shè)計(jì)和供電公司方案審批時(shí)允許“并路倒閘”，即當(dāng)任一路電源需要停電時(shí)，可以先合上兩路電源間的母聯(lián)斷路器，然后再分開需要停電的電源斷路器[2]。這樣就實(shí)現(xiàn)了重要負(fù)荷的不間斷供電。

1 鐵路車站供電的“并路倒閘”

鐵路行車信號(hào)、大站電氣集中、駝峰道岔自動(dòng)集中等設(shè)備的供電，生產(chǎn)連續(xù)性要求很高，短時(shí)停電時(shí)間要求不得超過0.15 s；鐵路信號(hào)供電的性質(zhì)決定，不允許有短時(shí)停電，所以自采取自動(dòng)閉塞信號(hào)供電時(shí)起，電源切換方式一般均采用“并路倒閘”[3]。為此配備了隔離調(diào)壓器。由于經(jīng)過調(diào)壓器與供電電源系統(tǒng)的隔離，加之行車信號(hào)供電一般負(fù)荷很小，所以北京鐵路局在京廣、京滬線車站20～30 kVA變壓器二次側(cè)還裝有低壓并路開關(guān)。正常運(yùn)行方式：甲配電室向乙配電室主送供電，乙配電室為甲配電室做備供，當(dāng)甲配電室電源失壓后，乙配電室自動(dòng)向甲配電室供電。也就是說每個(gè)信號(hào)點(diǎn)有4路電源確保其供電，確保了行車供電的可靠性。當(dāng)線路需要停電時(shí)，相鄰的兩配電室采取兩1∶1調(diào)壓器短時(shí)并列運(yùn)行方式，然后需要停電的供電回路再退出運(yùn)行，有效的防止了行車信號(hào)設(shè)備瞬時(shí)斷電的可能。為了實(shí)現(xiàn)“并路倒閘”，自閉、貫通柜設(shè)置了檢同期保護(hù)，當(dāng)兩電源相位不同、壓差不滿足要求時(shí)，備供所不具備合閘條件。

2 兩路電源“并路倒閘”的建議

近年來，為提高供用電管理水平，在日常的供用電管理工作中，不斷摸索在符合供電要求的前提下，盡量采取不間斷供電的方式，積累了一些經(jīng)驗(yàn)。

2.1 兩路電源合環(huán)，必須具備的條件

兩路電源合環(huán)，相當(dāng)于為兩路電源供電的兩臺(tái)變壓器短時(shí)并列運(yùn)行。為了實(shí)現(xiàn)兩路電源合環(huán)，首先兩個(gè)電源的上級(jí)電源必須是在同一個(gè)供電系統(tǒng)里合環(huán)運(yùn)行；其次兩路電源合環(huán)時(shí)，兩路電源必須相位一致；根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，兩臺(tái)需并列運(yùn)行的調(diào)壓器容量相差不應(yīng)大于1.5倍，阻抗電壓相差不超過10%，壓差不大于15 V，角差不大于15度，在這些條件下合環(huán)時(shí)才不致產(chǎn)生過大的合環(huán)電流。

事實(shí)上供電系統(tǒng)的運(yùn)行方式、線路參數(shù)經(jīng)常發(fā)生變化，兩路電源短時(shí)合環(huán)時(shí)，為電源供電的兩臺(tái)變壓器的負(fù)荷分配不僅與每臺(tái)變壓器的阻抗有關(guān)，還與當(dāng)時(shí)負(fù)荷潮流、整個(gè)系統(tǒng)阻抗等因素有關(guān)，為此供電調(diào)度部門在下令“合環(huán)”時(shí)，需要做大量工作。如圖1所示，假設(shè)用戶在合環(huán)前供電系統(tǒng)的220 kV、110 kV、10 kV各級(jí)母聯(lián)斷路器均在斷開位置，用戶合上環(huán)點(diǎn)245，兩個(gè)供電系統(tǒng)的壓差、角差將會(huì)很大，特別是兩個(gè)系統(tǒng)在合環(huán)的瞬間負(fù)荷會(huì)再分配，負(fù)荷轉(zhuǎn)移勢(shì)必形成巨大的合環(huán)電。

2.2 不滿足合環(huán)條件，強(qiáng)行合環(huán)產(chǎn)生的嚴(yán)重后果

20世紀(jì)70年代末，北京鐵路局北京供電段某配電室發(fā)生過一次誤合環(huán)，當(dāng)時(shí)不僅造成兩路電源跳閘，還造成電壓互感器炸裂，巨大的電動(dòng)力將當(dāng)時(shí)為了防震加固而固定在高壓柜上的角鋼扭變形。1987年某配電室值班員在執(zhí)行供電調(diào)度“合環(huán)”命令時(shí)，造成兩路電源斷路器因環(huán)流造成的同時(shí)跳閘，事后分析查原因是施工部門在做電源電纜接頭盒后未按規(guī)定進(jìn)行核相，造成兩電源相位不同。因此，要認(rèn)真執(zhí)行和落實(shí)供電部門制定的規(guī)章制度，當(dāng)停電電源恢復(fù)供電后，用戶必須對(duì)兩路電源進(jìn)線進(jìn)行核相。

在日常運(yùn)行中存在大量“誤合環(huán)”的可能，譬如用微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)操作，在有些情況下可以避開“三合二”的電氣聯(lián)鎖，而且不經(jīng)“檢同期”及“選掉”即可操作。在圖2所示的環(huán)形供電線路中，合上環(huán)點(diǎn)處的“三聯(lián)開關(guān)”，即可將兩路電源合環(huán)，且“三聯(lián)開關(guān)”不受“三合二”聯(lián)鎖的約束。斷路器誤動(dòng)及機(jī)械合閘，均可能造成誤“合環(huán)”。

在日常設(shè)備運(yùn)行中，由于系統(tǒng)運(yùn)行方式、線路參數(shù)不斷變化，保護(hù)裝置采集到的數(shù)值也在不斷變化，當(dāng)采集到參數(shù)不符合所給定的條件時(shí)，保護(hù)裝置自動(dòng)顯示“不同期”，切斷了合閘回路。此時(shí)必須嚴(yán)格禁止通過打開斷路器機(jī)械“死點(diǎn)”方式，釋放操作機(jī)構(gòu)彈簧儲(chǔ)能合閘條件進(jìn)行強(qiáng)行并路，當(dāng)相位不同或相角差過大時(shí)，極易引發(fā)短路故障，造成保護(hù)的跳閘，甚至可造成保護(hù)越級(jí)跳閘，此種方法危害極大。

2.3 并路倒閘時(shí)保護(hù)裝置設(shè)置方案

作為重要用戶的北京站、北京南站、北京西站、鐵路局調(diào)度樓等配電室，供電部門允許并路倒閘。一般只設(shè)置了“合環(huán)選掉”保護(hù)，即：如果合環(huán)電流造成保護(hù)動(dòng)作，選掉需要停電的斷路器，譬如：圖2中201電源需要停電檢修，那么就選掉201。

以往鐵路10 kV線路側(cè)電壓互感器大多采用V-V型接線，壓差比較的是母線與線路電壓互感器的二次線電壓100 V，同步繼電器一般設(shè)置壓差不大于40 V，相當(dāng)于角差小于23度。隨著設(shè)備的不斷更新改造，既有的電磁保護(hù)逐步淘汰，微機(jī)保護(hù)得到廣泛應(yīng)用，電壓采樣一般取自二次相電壓，所以現(xiàn)在線路電壓互感器大多采用Y，yn接線，這樣可以監(jiān)測(cè)到線路末端的相電壓。壓差、角差的計(jì)算方法如圖3所示，由計(jì)算結(jié)果可以看出，測(cè)量采樣為相電壓時(shí)，壓差和角差數(shù)值上基本一致。

圖4為調(diào)壓器接線組別母線側(cè)為Y/y0-12，線路側(cè)為D/yn-11時(shí)測(cè)量到的壓差、角差的向量圖，二次壓差約為17 V，角差約為17度。微保裝置設(shè)置20 V、20度“并路倒閘”時(shí)造成兩側(cè)斷路器均跳閘。因此，一般微機(jī)保護(hù)裝置設(shè)置檢同期時(shí)，設(shè)置壓差為相電壓不大于15 V，角差小于15度。

3 結(jié)論

10 kV合環(huán)倒路存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，執(zhí)行合環(huán)操作時(shí)必須謹(jǐn)慎，一旦誤合環(huán)將威脅供電系統(tǒng)的主變。采取用戶兩路電源的變壓器低壓側(cè)（400 V）短時(shí)并列，這樣對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)影響要小一些。

事實(shí)上即便是一級(jí)重要用戶，也不是所有負(fù)荷均不允許短時(shí)間斷供電的，只需將這部分重要負(fù)荷采用大功率EPS電源供電，即可以解決不間斷供電的問題，將風(fēng)險(xiǎn)分散。

參考文獻(xiàn)

[1]GB26859-2011電力安全工作規(guī)程[S]. 中國電力出版社

[2]楊文杰.10kV開閉站并路倒閘及其應(yīng)用[J].智能建筑電氣技術(shù)，2008（2）：42-44.

[3]王玉國.鐵路單回路電力貫通線路短時(shí)并列運(yùn)行及保護(hù)配合[J].繼電器，2002（9）：65-66.