北京城鐵開閉所10kV系統(tǒng)控制聯(lián)鎖關(guān)系探討

關(guān)鍵詞：分散式供電、開閉所、中壓網(wǎng)絡(luò)、聯(lián)絡(luò)線、閉鎖、備自投、合環(huán)
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(shè)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(nèi)設(shè)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(wǎng)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(guān)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(dú)引入2路。電源引入的數(shù)量和要求滿足國家標(biāo)準(zhǔn)《供配電設(shè)計規(guī)范》對一級負(fù)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(tǒng)中壓網(wǎng)絡(luò)采用開閉所設(shè)置聯(lián)絡(luò)線方式，提高供電系統(tǒng)電源的可靠性。除西直門和東直門開閉所由于為系統(tǒng)終端由相鄰開閉所引來一路聯(lián)絡(luò)線外，其余開閉所均設(shè)有兩路聯(lián)絡(luò)線，見圖1。并且在上級變電所進(jìn)行正常維護(hù)，影響開閉所的引入電源時，在供電部門同意的情況下，可實(shí)現(xiàn)合環(huán)操作，并設(shè)有合環(huán)保護(hù)，可選跳進(jìn)線和母線分段斷路器中的任一個斷路器，提高了供電運(yùn)行的連續(xù)性，實(shí)現(xiàn)了不間斷供電，并減少對變壓器的沖擊次數(shù)，有利于提供變壓器等供電設(shè)備的壽命。由于合環(huán)運(yùn)行是供電系統(tǒng)的大忌，為供電系統(tǒng)安全運(yùn)行起見，避免誤操作等方面原因引起系統(tǒng)故障，只在開閉所兩路正常進(jìn)線和母線分段斷路器設(shè)置合環(huán)操作。

二．聯(lián)鎖關(guān)系
中壓網(wǎng)絡(luò)聯(lián)絡(luò)線的設(shè)置和一定條件下合環(huán)操作的實(shí)現(xiàn)，增加了運(yùn)營的靈活性，但同樣加大了二次回路聯(lián)鎖的復(fù)雜性。開閉所可能存在的系統(tǒng)運(yùn)行方式有五種。下面簡單分析系統(tǒng)每一種運(yùn)行方式下，進(jìn)線、母線分段斷路器和聯(lián)絡(luò)斷路器合閘回路的閉鎖要求。
運(yùn)行方式1：兩路進(jìn)線斷路器1QF、2QF合閘并各帶一段母線負(fù)荷，母聯(lián)斷路器3QF斷開，聯(lián)絡(luò)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(tài)。在此運(yùn)行方式下，經(jīng)供電部門同意，電力調(diào)度在倒閘操作時可下令進(jìn)行合環(huán)操作，改變系統(tǒng)運(yùn)行方式。
本運(yùn)行方式下，兩個進(jìn)線斷路器為合閘狀態(tài)，其合閘回路閉鎖關(guān)系如下（見圖2）：1（2）QS為進(jìn)線隔離柜手車的工作位置行程開關(guān)，此手車位于工作位置，作為進(jìn)線斷路器的工作合閘的條件之一；4（5）QS為進(jìn)線提升柜手車的工作位置行程開關(guān)，此手車位于工作位置，作為進(jìn)線斷路器的工作合閘的條件之二；1（2）QL為本段聯(lián)絡(luò)線斷路器的常閉輔助接點(diǎn)，當(dāng)本段聯(lián)絡(luò)線斷路器為分閘時，作為進(jìn)線斷路器的工作合閘條件之三；另一段進(jìn)線斷路器輔助常閉接點(diǎn)2（1）QF與另一段聯(lián)絡(luò)線斷路器常閉輔助接點(diǎn)2（1）QL串聯(lián)后與母線分段斷路器3QF的常閉輔助接點(diǎn)并聯(lián)構(gòu)成的閉鎖回路，即母線分段斷路器和另一段進(jìn)線斷路器、另一段聯(lián)絡(luò)線斷路器不同時為合閘狀態(tài)，作為此進(jìn)線斷路器工作合閘的條件之四。該閉鎖回路并聯(lián)有合環(huán)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2接點(diǎn)和另一段聯(lián)絡(luò)線常閉輔助接點(diǎn)串聯(lián)構(gòu)成的回路，用于合環(huán)工作方式時對此閉鎖回路的解除。只在合環(huán)工作方式時，才能操作合環(huán)轉(zhuǎn)換開關(guān)，使該接點(diǎn)接通。

運(yùn)行方式2：一路進(jìn)線斷路器1QF（2QF）分閘，另一路進(jìn)線斷路器2QF（1QF）合閘并帶全部負(fù)荷，母線分段斷路器3QF合閘。聯(lián)絡(luò)線斷路器1QL、2QL斷開。備自投裝置處于放電狀態(tài)。此運(yùn)行方式下，經(jīng)供電部門同意，電力調(diào)度可下令進(jìn)行合環(huán)操作，將系統(tǒng)運(yùn)行方式改變。
本運(yùn)行方式下，一路進(jìn)線斷路器和母線分段斷路器為合閘狀態(tài)，進(jìn)線斷路器合閘回路的閉鎖關(guān)系同運(yùn)行方式1，母線分段斷路器合閘回路的閉鎖關(guān)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(guān)，此手車位于工作位置，作為母聯(lián)斷路器的工作合閘的條件之一；（進(jìn)線斷路器1QF的常閉輔助接點(diǎn)與本段聯(lián)絡(luò)線斷路器1QL的常閉輔助接點(diǎn)串聯(lián)）再并聯(lián)（另一段進(jìn)線斷路器2QF常閉輔助接點(diǎn)與另一段聯(lián)絡(luò)線斷路器2QL常閉輔助接點(diǎn)串聯(lián)）后的閉鎖回路，作為母聯(lián)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(jìn)線和聯(lián)絡(luò)線斷路器不為同時合閘狀態(tài)。此回路還要并聯(lián)合環(huán)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2的接點(diǎn)和兩個聯(lián)絡(luò)線斷路器1QL、2QL的常閉輔助接點(diǎn)串聯(lián)構(gòu)成的回路。此回路用于合環(huán)工作方式時對該閉鎖回路的解除。

運(yùn)行方式3：兩路進(jìn)線斷路器1QF、2QF分閘，母線分段斷路器3QF分閘，聯(lián)絡(luò)線斷路器1QL、2QL合閘并各帶一段母線負(fù)荷。備自投裝置處于放電狀態(tài)。此運(yùn)行方式下，不允許進(jìn)行合環(huán)操作。本運(yùn)行方式下，兩個聯(lián)絡(luò)線斷路器為合閘狀態(tài)，其合閘回路閉鎖關(guān)系如下（見圖4）：1（2）QF為本段進(jìn)線斷路器的常閉輔助接點(diǎn)，當(dāng)本段進(jìn)線斷路器為分閘時，作為本段聯(lián)絡(luò)線斷路器的工作合閘條件之一；另一段進(jìn)線斷路器2（1）QF的常閉輔助接點(diǎn)和另一段聯(lián)絡(luò)線斷路器2（1）QL常閉輔助接點(diǎn)串聯(lián)后與母線分段斷路器3QF常閉輔助接點(diǎn)并聯(lián)，即母線分段斷路器和另一段進(jìn)線斷路器或另一段聯(lián)絡(luò)線斷路器不同時為合閘狀態(tài)，作為此聯(lián)絡(luò)線斷路器工作合閘的條件之二。

運(yùn)行方式4：兩路進(jìn)線斷路器1QF、2QF分閘，一路聯(lián)絡(luò)線斷路器1QL（2QL）合閘并帶全部負(fù)荷，母線分段斷路器3QF合閘。備自投裝置處于放電狀態(tài)。此運(yùn)行方式下，不允許出現(xiàn)合環(huán)操作。
此運(yùn)行方式下，一路聯(lián)絡(luò)線斷路器處于合閘狀態(tài)，其合閘回路閉鎖關(guān)系同運(yùn)行方式3對聯(lián)絡(luò)線斷路器的閉鎖要求。母線分段斷路器處于合閘狀態(tài)，其合閘回路閉鎖關(guān)系同運(yùn)行方式2對母線分段斷路器的閉鎖要求。 運(yùn)行方式5：一段進(jìn)線斷路器1QF（2QF）合閘，另一段進(jìn)線斷路器2QF（1QF）分閘，本段聯(lián)絡(luò)線斷路器1QL分閘，另一段聯(lián)絡(luò)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(tài)。此運(yùn)行方式下，不允許出現(xiàn)合環(huán)操作。
此運(yùn)行方式下，一路進(jìn)線斷路器處于合閘狀態(tài)，其合閘回路閉鎖關(guān)系同運(yùn)行方式1對進(jìn)線斷路器的閉鎖要求。一路聯(lián)絡(luò)線斷路器處于合閘狀態(tài)，其合閘回路閉鎖關(guān)系同運(yùn)行方式3對聯(lián)絡(luò)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(jù)業(yè)主設(shè)備招標(biāo)結(jié)果，北京城鐵工程10kV系統(tǒng)備自投裝置由和利時公司提供。備自投裝置輸入信號內(nèi)容如下：其一：兩路電源線路側(cè)PT和兩段母線配電變壓器二次側(cè)的電壓信號，其作用是電源線路PT與本側(cè)配電變壓器電壓信號經(jīng)邏輯“與”后無電壓，作為本側(cè)進(jìn)線電源失壓的電壓判據(jù)；其二：進(jìn)線斷路器經(jīng)手動操作包括就地和遙控合、分閘，開關(guān)柜綜合保護(hù)裝置產(chǎn)生一個“手動操作”雙位置接點(diǎn)，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(tài)；其三：進(jìn)線斷路器綜合保護(hù)裝置的繼電保護(hù)動作后產(chǎn)生的信號接點(diǎn)，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(hù)動作閉鎖”；其四：進(jìn)線斷路器的位置輔助接點(diǎn)，用于備自投裝置判斷進(jìn)線斷路器的合、分位置。
備自投裝置的輸出信號內(nèi)容如下：當(dāng)滿足條件（見備自投裝置工作原理），向相關(guān)進(jìn)線斷路器發(fā)出跳閘命令；當(dāng)滿足條件（見備自投裝置工作原理）向母線分段斷路器發(fā)出合閘命令。備自投工作原理如下：當(dāng)進(jìn)線電源失壓判據(jù)成立，備自投裝置判定進(jìn)線電源失壓，并檢測另一進(jìn)線電源有壓，經(jīng)延時后向失壓側(cè)進(jìn)線斷路器發(fā)出跳閘命令；當(dāng)確定進(jìn)線斷路器已跳閘，再次檢測另一進(jìn)線電源有壓，并且該進(jìn)線斷路器為合閘后，向母線分段斷路器發(fā)出合閘命令。當(dāng)進(jìn)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(jìn)線斷路器分閘，而聯(lián)絡(luò)線投入時，備自投裝置也被閉鎖，處于放電狀態(tài)。
四．結(jié)束語
本文以聯(lián)絡(luò)線電源作為正常運(yùn)行方式下的第三、第四路電源進(jìn)行分析得出上述進(jìn)線、母線分段和聯(lián)絡(luò)線斷路器應(yīng)有的閉鎖關(guān)系。若投入聯(lián)絡(luò)線電源僅作為應(yīng)急運(yùn)行工作方式，不可能與正常工作電源同時使用，聯(lián)絡(luò)線斷路器的合閘閉鎖關(guān)系還需有所變化。

文章出處：中國交通運(yùn)輸協(xié)會城市軌道交通專業(yè)委員會首屆中青年專家論文集