淺談西安地鐵二號線供電系統中中壓母聯自投

摘 要：聯調中通過對西安地鐵二號線變電所35kV GIS母聯斷路器自投條件檢查及自投功能的測試，引發對35kV GIS母聯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中中壓母聯斷路器自投條件，指出了兩種自投條件的優缺點，提出了優化方案，有利于地鐵供電系統安全、穩定運行。

關鍵詞：西安地鐵；供電系統；母聯備自投

一、西安地鐵二號線供電系統介紹

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2座地下式主變電站，每座主變電站各帶三個供電分區。供電分區內再經35kV環網電纜將車站變電所環串成供電網絡：在第三供電分區末端所設置35kV聯絡斷路器與第四供電分區末端所相連，實現兩個主站之間的聯系。主變電站110kV側采用內橋接線方式。35kV側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備自投邏輯關系

35kV GIS開關柜母聯備自投的邏輯關系為：兩路進線斷路器在合閘位，母聯斷路器在分閘位，母聯兩側的隔離開關在合閘位，自投裝置在投入位，兩段母線均有壓。此時如果一條進線失壓，則啟動自投程序：跳失壓進線路斷路器；合母聯斷路器；進線斷路器柜保護動作（線路差動保護除外）將閉鎖備自投動作，PT MCB在分位閉鎖母線失壓。

優點：通過進線斷路器在合位時失壓啟動備自投，就可以避免當手動分閘進線、遙控分閘、過流保護跳閘時引起失壓造成備自投的啟動。故障造成的母線失壓，故障點下級變電所母聯自投啟動，可迅速恢復供電，方便電調在故障時運行方式倒切。

缺點：站間需時間配合，供電級數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內的各個變電所間的母聯自投裝置中沒有設計時間階梯（失壓時間均為3秒）。在環網開關倒閘過程中及一個變電所（每個供電分區末端所除外）一段失壓后，下級各個變電所都出現母聯自投的情況。不僅嚴重影響設備正常的運行方式，而且容易擴大事故范圍。

母聯備自投時，各相關變電所斷路器動作分析（以圖1中A1變電所I段進線處于故障狀態為例）：A1變電所I段進線失壓后，第一供電分區進線保護裝置根據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發出啟動備自投信號，母聯發出跳進線命令，確認進線跳開（母聯收到進線分位信號）后，發母聯備自投合閘命令，此時母聯斷路器合閘，A1變電所I段母線恢復供電。與此同時由于第一供電分區其他變電所動作時間比A1變電所動作時間長，還未發出跳進線命令時已監測到I段母線恢復供電，所以取消母聯自投命令。

三、廣州地鐵變電所母聯備自投邏輯關系

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

優點：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性。

缺點：備注投動作幾率小，只有在區間電纜故障時才動作。當出現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。

母聯備自投時，各相關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為例）：A1 、A2區間電纜出現接地故障時，A1 、A2區間電纜線路差動保護裝置會出現不平衡電流，而一旦泄漏電流達到設計整定值，差動保護動作，此時A1所出線、A2所進線均跳開迅速切斷故障源。同時A2所母聯保護裝置發啟動備自投信號，A2所母聯依據自投邏輯合閘，盡可能縮小停電范圍，保證供電系統穩定性。

四、更合理、可靠、安全母聯備自投方案的探討

鑒于上述的二種備自投方式均存在一定的缺點，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到更好的效果。經分析、論證，將進線失壓啟動備自投與差動保護動作啟動備自投兩種方式綜合考慮作為進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。當區間線路故障時，由差動保護動作跳開電纜兩側斷路器，并啟動母聯備自投，實現快速恢復供電。當因上級站故障而失電時，本站可以通過母聯備自投合閘來恢復供電，這樣可以彌補差動備自投的不足。

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

五、結束語

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