北京城鐵開閉所10kV系統控制聯鎖關系探討
關鍵詞：分散式供電、開閉所、中壓網絡、聯絡線、閉鎖、備自投、合環一．概述
北京市快速軌道交通西直門-東直門城市鐵路工程（以下簡稱城鐵工程），西起西直門東至東直門，線路全長約40.5公里。外部電源為分散式供電，正線設有7座開閉所，分別位于西直門、知春路、上地、回龍觀東、立水橋、望京西和東直門等7座車站。全線包括開閉所在內設置27座變電所，其中4座為降壓變電所，其余23座為牽引降壓混合變電所。每座開閉所由城市電網的不同110kV或220kV變電所各引來一路中壓10kV電源，電源分別引自供電局西直門、新街口、知春里、中關村、上地、清河、西三旗、回龍觀、立水橋、東小口、花家地、東湖、雍和宮、北新橋變電所，全線共引入16路電源，其中正線為14路，車輛段單獨引入2路。電源引入的數量和要求滿足國家標準《供配電設計規范》對一級負荷供電的要求。由于北京軌道交通的特殊地位，及對供電高可靠性的要求，城鐵工程供電系統中壓網絡采用開閉所設置聯絡線方式，提高供電系統電源的可靠性。除西直門和東直門開閉所由于為系統終端由相鄰開閉所引來一路聯絡線外，其余開閉所均設有兩路聯絡線，見圖1。并且在上級變電所進行正常維護，影響開閉所的引入電源時，在供電部門同意的情況下，可實現合環操作，并設有合環保護，可選跳進線和母線分段斷路器中的任一個斷路器，提高了供電運行的連續性，實現了不間斷供電，并減少對變壓器的沖擊次數，有利于提供變壓器等供電設備的壽命。由于合環運行是供電系統的大忌，為供電系統安全運行起見，避免誤操作等方面原因引起系統故障，只在開閉所兩路正常進線和母線分段斷路器設置合環操作。
中壓網絡聯絡線的設置和一定條件下合環操作的實現，增加了運營的靈活性，但同樣加大了二次回路聯鎖的復雜性。開閉所可能存在的系統運行方式有五種。下面簡單分析系統每一種運行方式下，進線、母線分段斷路器和聯絡斷路器合閘回路的閉鎖要求。
運行方式1：兩路進線斷路器1QF、2QF合閘并各帶一段母線負荷，母聯斷路器3QF斷開，聯絡線斷路器1QL、2QL斷開。備用電源自動投入裝置（以下簡稱備自投）處于啟動狀態。在此運行方式下，經供電部門同意，電力調度在倒閘操作時可下令進行合環操作，改變系統運行方式。
本運行方式下，兩個進線斷路器為合閘狀態，其合閘回路閉鎖關系如下（見圖2）：1（2）QS為進線隔離柜手車的工作位置行程開關，此手車位于工作位置，作為進線斷路器的工作合閘的條件之一；4（5）QS為進線提升柜手車的工作位置行程開關，此手車位于工作位置，作為進線斷路器的工作合閘的條件之二；1（2）QL為本段聯絡線斷路器的常閉輔助接點，當本段聯絡線斷路器為分閘時，作為進線斷路器的工作合閘條件之三；另一段進線斷路器輔助常閉接點2（1）QF與另一段聯絡線斷路器常閉輔助接點2（1）QL串聯后與母線分段斷路器3QF的常閉輔助接點并聯構成的閉鎖回路，即母線分段斷路器和另一段進線斷路器、另一段聯絡線斷路器不同時為合閘狀態，作為此進線斷路器工作合閘的條件之四。該閉鎖回路并聯有合環轉換開關SA2接點和另一段聯絡線常閉輔助接點串聯構成的回路，用于合環工作方式時對此閉鎖回路的解除。只在合環工作方式時，才能操作合環轉換開關，使該接點接通。
本運行方式下，一路進線斷路器和母線分段斷路器為合閘狀態，進線斷路器合閘回路的閉鎖關系同運行方式1，母線分段斷路器合閘回路的閉鎖關系如下（見圖3）：3QS為母線分段隔離柜手車的工作位置行程開關，此手車位于工作位置，作為母聯斷路器的工作合閘的條件之一；（進線斷路器1QF的常閉輔助接點與本段聯絡線斷路器1QL的常閉輔助接點串聯）再并聯（另一段進線斷路器2QF常閉輔助接點與另一段聯絡線斷路器2QL常閉輔助接點串聯）后的閉鎖回路，作為母聯斷路器的工作合閘的條件之二。此閉鎖回路的意義是，兩段母線上的電源斷路器，包括進線和聯絡線斷路器不為同時合閘狀態。此回路還要并聯合環轉換開關SA2的接點和兩個聯絡線斷路器1QL、2QL的常閉輔助接點串聯構成的回路。此回路用于合環工作方式時對該閉鎖回路的解除。
此運行方式下，一路聯絡線斷路器處于合閘狀態，其合閘回路閉鎖關系同運行方式3對聯絡線斷路器的閉鎖要求。母線分段斷路器處于合閘狀態，其合閘回路閉鎖關系同運行方式2對母線分段斷路器的閉鎖要求。 運行方式5：一段進線斷路器1QF（2QF）合閘，另一段進線斷路器2QF（1QF）分閘，本段聯絡線斷路器1QL分閘，另一段聯絡線斷路器2QL合閘，母線分段斷路器3QF斷開。備自投裝置處于放電狀態。此運行方式下，不允許出現合環操作。
此運行方式下，一路進線斷路器處于合閘狀態，其合閘回路閉鎖關系同運行方式1對進線斷路器的閉鎖要求。一路聯絡線斷路器處于合閘狀態，其合閘回路閉鎖關系同運行方式3對聯絡線斷路器的閉鎖要求。
三．備自投（備用電源自動投入裝置）
根據業主設備招標結果，北京城鐵工程10kV系統備自投裝置由和利時公司提供。備自投裝置輸入信號內容如下：其一：兩路電源線路側PT和兩段母線配電變壓器二次側的電壓信號，其作用是電源線路PT與本側配電變壓器電壓信號經邏輯“與”后無電壓，作為本側進線電源失壓的電壓判據；其二：進線斷路器經手動操作包括就地和遙控合、分閘，開關柜綜合保護裝置產生一個“手動操作”雙位置接點，合閘操作用于啟動備自投裝置，分閘操作用于閉鎖備自投裝置，使裝置處于放電狀態；其三：進線斷路器綜合保護裝置的繼電保護動作后產生的信號接點，用于閉鎖備自投裝置，具體有“過流且低電壓閉鎖”和“零序保護動作閉鎖”；其四：進線斷路器的位置輔助接點，用于備自投裝置判斷進線斷路器的合、分位置。
備自投裝置的輸出信號內容如下：當滿足條件（見備自投裝置工作原理），向相關進線斷路器發出跳閘命令；當滿足條件（見備自投裝置工作原理）向母線分段斷路器發出合閘命令。備自投工作原理如下：當進線電源失壓判據成立，備自投裝置判定進線電源失壓，并檢測另一進線電源有壓，經延時后向失壓側進線斷路器發出跳閘命令；當確定進線斷路器已跳閘，再次檢測另一進線電源有壓，并且該進線斷路器為合閘后，向母線分段斷路器發出合閘命令。當進線斷路器因就地手動、遙控分閘或故障跳閘時，備自投裝置均被閉鎖；一旦有進線斷路器分閘，而聯絡線投入時，備自投裝置也被閉鎖，處于放電狀態。
四．結束語
本文以聯絡線電源作為正常運行方式下的第三、第四路電源進行分析得出上述進線、母線分段和聯絡線斷路器應有的閉鎖關系。若投入聯絡線電源僅作為應急運行工作方式，不可能與正常工作電源同時使用，聯絡線斷路器的合閘閉鎖關系還需有所變化。
文章出處：中國交通運輸協會城市軌道交通專業委員會首屆中青年專家論文集
