淺談西安地鐵二號線供電系統(tǒng)中中壓母聯(lián)自投

摘 要：聯(lián)調(diào)中通過對西安地鐵二號線變電所35kV GIS母聯(lián)斷路器自投條件檢查及自投功能的測試，引發(fā)對35kV GIS母聯(lián)斷路器備自投條件的分析探討，并通過對比廣州地鐵供電系統(tǒng)中中壓母聯(lián)斷路器自投條件，指出了兩種自投條件的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了優(yōu)化方案，有利于地鐵供電系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：西安地鐵；供電系統(tǒng)；母聯(lián)備自投

一、西安地鐵二號線供電系統(tǒng)介紹

西安地鐵二號線采用110kV/35kV兩級電壓集中供電方式，在行政中心、會展中心設(shè)2座地下式主變電站，每座主變電站各帶三個供電分區(qū)。供電分區(qū)內(nèi)再經(jīng)35kV環(huán)網(wǎng)電纜將車站變電所環(huán)串成供電網(wǎng)絡(luò)：在第三供電分區(qū)末端所設(shè)置35kV聯(lián)絡(luò)斷路器與第四供電分區(qū)末端所相連，實(shí)現(xiàn)兩個主站之間的聯(lián)系。主變電站110kV側(cè)采用內(nèi)橋接線方式。35kV側(cè)采用單母線分段接線方式。（如圖1）

二、西安地鐵二號線各變電所母聯(lián)備自投邏輯關(guān)系

35kV GIS開關(guān)柜母聯(lián)備自投的邏輯關(guān)系為：兩路進(jìn)線斷路器在合閘位，母聯(lián)斷路器在分閘位，母聯(lián)兩側(cè)的隔離開關(guān)在合閘位，自投裝置在投入位，兩段母線均有壓。此時如果一條進(jìn)線失壓，則啟動自投程序：跳失壓進(jìn)線路斷路器；合母聯(lián)斷路器；進(jìn)線斷路器柜保護(hù)動作（線路差動保護(hù)除外）將閉鎖備自投動作，PT MCB在分位閉鎖母線失壓。

優(yōu)點(diǎn)：通過進(jìn)線斷路器在合位時失壓啟動備自投，就可以避免當(dāng)手動分閘進(jìn)線、遙控分閘、過流保護(hù)跳閘時引起失壓造成備自投的啟動。故障造成的母線失壓，故障點(diǎn)下級變電所母聯(lián)自投啟動，可迅速恢復(fù)供電，方便電調(diào)在故障時運(yùn)行方式倒切。

缺點(diǎn)：站間需時間配合，供電級數(shù)過多對備自投動作時間有影響。西安地鐵二號線早期由于每個供電分區(qū)內(nèi)的各個變電所間的母聯(lián)自投裝置中沒有設(shè)計時間階梯（失壓時間均為3秒）。在環(huán)網(wǎng)開關(guān)倒閘過程中及一個變電所（每個供電分區(qū)末端所除外）一段失壓后，下級各個變電所都出現(xiàn)母聯(lián)自投的情況。不僅嚴(yán)重影響設(shè)備正常的運(yùn)行方式，而且容易擴(kuò)大事故范圍。

母聯(lián)備自投時，各相關(guān)變電所斷路器動作分析（以圖1中A1變電所I段進(jìn)線處于故障狀態(tài)為例）：A1變電所I段進(jìn)線失壓后，第一供電分區(qū)進(jìn)線保護(hù)裝置根據(jù)啟動備自投邏輯判斷，滿足條件后（各站動作時間上有差異），由于A1變電所動作時間最短所以先向母聯(lián)發(fā)出啟動備自投信號，母聯(lián)發(fā)出跳進(jìn)線命令，確認(rèn)進(jìn)線跳開（母聯(lián)收到進(jìn)線分位信號）后，發(fā)母聯(lián)備自投合閘命令，此時母聯(lián)斷路器合閘，A1變電所I段母線恢復(fù)供電。與此同時由于第一供電分區(qū)其他變電所動作時間比A1變電所動作時間長，還未發(fā)出跳進(jìn)線命令時已監(jiān)測到I段母線恢復(fù)供電，所以取消母聯(lián)自投命令。

三、廣州地鐵變電所母聯(lián)備自投邏輯關(guān)系

廣州地鐵采用110kV/33kV兩級電壓集中供電方式，其33kV GIS母聯(lián)斷路器備自投的邏輯關(guān)系為：兩路進(jìn)線斷路器在合閘位，母聯(lián)斷路器在分閘位，母聯(lián)斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)在合位，自投裝置在投入位，兩段母線均有壓。此時如果一條進(jìn)線電纜差動保護(hù)動作跳閘，則跳開此進(jìn)線斷路器并啟動備自投程序，合母聯(lián)斷路器。

優(yōu)點(diǎn)：備自投動作時間快，不受站間時間配合影響，能提高供電可靠性和連續(xù)性。

缺點(diǎn)：備注投動作幾率小，只有在區(qū)間電纜故障時才動作。當(dāng)出現(xiàn)一段線路失壓故障時，將會造成下級各變電所一段大面積停電。

母聯(lián)備自投時，各相關(guān)變電所斷路器動作分析（以圖1中A1、A2所I段電纜處于故障狀態(tài)為例）：A1 、A2區(qū)間電纜出現(xiàn)接地故障時，A1 、A2區(qū)間電纜線路差動保護(hù)裝置會出現(xiàn)不平衡電流，而一旦泄漏電流達(dá)到設(shè)計整定值，差動保護(hù)動作，此時A1所出線、A2所進(jìn)線均跳開迅速切斷故障源。同時A2所母聯(lián)保護(hù)裝置發(fā)啟動備自投信號，A2所母聯(lián)依據(jù)自投邏輯合閘，盡可能縮小停電范圍，保證供電系統(tǒng)穩(wěn)定性。

四、更合理、可靠、安全母聯(lián)備自投方案的探討

鑒于上述的二種備自投方式均存在一定的缺點(diǎn)，為保證備自投的合理、可靠、安全，可考慮通過將兩種備自投啟動方式相互配合來達(dá)到更好的效果。經(jīng)分析、論證，將進(jìn)線失壓啟動備自投與差動保護(hù)動作啟動備自投兩種方式綜合考慮作為進(jìn)線啟動備自投的條件，備自投功能更為可靠、安全、完善，能較好地克服以上兩種備自投方式所存在的缺點(diǎn)。當(dāng)區(qū)間線路故障時，由差動保護(hù)動作跳開電纜兩側(cè)斷路器，并啟動母聯(lián)備自投，實(shí)現(xiàn)快速恢復(fù)供電。當(dāng)因上級站故障而失電時，本站可以通過母聯(lián)備自投合閘來恢復(fù)供電，這樣可以彌補(bǔ)差動備自投的不足。

母聯(lián)備自投時，各相關(guān)變電所斷路器動作分析可分兩種情況（以圖1中第一供電分區(qū)變電所為例）。一是當(dāng)A1變電所備自投裝置只接收到失壓信號（除本所環(huán)網(wǎng)開關(guān)故障引起失壓外）時，則根據(jù)自投邏輯和動作時間極差，滿足自投條件后跳開A1變電所進(jìn)線斷路器，合上母聯(lián)斷路器。A1變電所母聯(lián)自投裝置先于其他變電所（A2、A3、A4變電所）動作，恢復(fù)第一分區(qū)供電。二是當(dāng)A1變電所備自投裝置接收到差動保護(hù)動作信號，在跳開A1變電所進(jìn)線斷路器后可直接啟動母聯(lián)自投動作，不用考慮極差時間，可迅速恢復(fù)第一分區(qū)供電。

五、結(jié)束語

地鐵供電系統(tǒng)中中壓母聯(lián)自投裝置在故障情況下能快速的通過改變運(yùn)行方式來縮小地鐵供電影響范圍。地鐵供電系統(tǒng)中中壓母聯(lián)自投裝置的可靠性直接影響到地鐵的安全運(yùn)行和穩(wěn)定運(yùn)營。所以采用合理、可靠、安全的母聯(lián)備自投方案對供電系統(tǒng)有著重要的意義，更重要的是確保地鐵供電更安全、更可靠、更穩(wěn)定的運(yùn)行。