1、地鐵供電系統(tǒng)的備自投方案及配合分析分析地鐵供電系統(tǒng)各電壓等級的備自投方案及配合情況，提出了備自投配合存在的問題，并進(jìn)行了方案優(yōu)化建議，使得備自投能正確合理地動作，在供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障或非正常運行時，最大限度地降低停電影響?！娟P(guān)鍵詞】供電系統(tǒng) 變壓器 電壓1常用備自投方案常用的備自投方案有：母聯(lián)備自投、進(jìn)線備自投、變壓器備自投，軌道交通用得比較多的是母聯(lián)備自投和進(jìn)線備自投。2各電壓等級備自投設(shè)置方案目前地鐵主變電所的主接線一般分為內(nèi)橋接線及線路變壓器組接線兩種，如采用內(nèi)橋接線，為了減少備自投配合的級數(shù)，同時也減少備自投合閘對主變壓器的沖擊，一般110kV母聯(lián)不設(shè)置備自投功能，而由人工根據(jù)需要操作母

2、聯(lián)開關(guān)改變運行方式，故軌道交通內(nèi)不存在110kV電壓等級的備自投。環(huán)網(wǎng)變電所35kV變電所備自投的啟動條件為只有線路差動保護(hù)動作才啟動備自投，故環(huán)網(wǎng)變電所35kV變電所之間不存在備自投配合。2.1主變電所35kV備自投（備自投1）（1）備自投設(shè)置方案：主接線采用單母線分段，采用母聯(lián)備自投方式，35kV母聯(lián)斷路器設(shè)自動投入裝置；一般由綜合控制保護(hù)裝置實現(xiàn)。（2）備自投啟動條件：110kV線路故障及上級電網(wǎng)故障跳閘造成的35kV母線失壓；主變故障聯(lián)跳35kV進(jìn)線開關(guān)造成的35kV母線失壓。區(qū)別在于備自投啟動時，前者35kV處于合閘位置，后者35kV處于分閘位置。2.2環(huán)網(wǎng)變電所35kV備自投（備自

3、投2）（1）備自投設(shè)置方案：同3.1主變電所35kV備自投。（2）備自投啟動條件：35kV進(jìn)線電纜故障啟動差動保護(hù)跳閘造成35kV母線失壓。2.3環(huán)網(wǎng)變電所0.4kV備自投（備自投3）（1）備自投設(shè)置方案：主接線采用單母線分段，采用母聯(lián)備自投方式，一般由設(shè)置在母聯(lián)開關(guān)的PLC實現(xiàn)。（2）備自投啟動條件：動力變故障及上級電源故障跳閘造成0.4kV母線失壓。2.4末端0.38kV備自投（備自投4及備自投4）主要有母聯(lián)備自投及進(jìn)線備自投兩種方式。2.4.1母聯(lián)備自投（1）備自投設(shè)置方案：主接線采用單母線分段，環(huán)控一級負(fù)荷及變電所交流屏采用此種自投方式，環(huán)控一級負(fù)荷由設(shè)置在母聯(lián)開關(guān)的PLC實現(xiàn)，變電所

4、交流屏由分離元件實現(xiàn)。（2）備自投啟動條件：上級電源故障跳閘造成0.4kV母線失壓。2.4.2進(jìn)線備自投（1）備自投設(shè)置方案：主接線采用單母線不分段，末端一級負(fù)荷如應(yīng)急電源裝置、信號等弱電系統(tǒng)采用進(jìn)線備自投設(shè)置方案。一般由ATS（雙電源切換裝置）實現(xiàn)。（2）備自投啟動條件：上級電源故障跳閘造成母線失壓。3各電壓等級備自投配合及時間整定3.1配合及時間整定原則（1）配合原則：為了避免自投頻繁動作，減少自投對線路及變壓器的沖擊，保證自投的選擇性，一般應(yīng)遵循從電源端到末端逐級自投的配合原則，即各級有兩個及以上都符合備自投啟動條件，只有最靠近電源端的備自投啟動成功，其他符合啟動條件的備自投延時不夠返回

5、，即自投不成功，如環(huán)網(wǎng)電纜故障差動保護(hù)動作，備自投24同時啟動，但只有備自投2自投成功。（2）時間整定原則：根據(jù)一般的整定原則，備自投跳進(jìn)線開關(guān)的延時時間按大于本級線路（設(shè)備）電源側(cè)后備保護(hù)最長動作時間與線路重合閘之和，由于軌道交通供電系統(tǒng)除了直流牽引供電回路，其他配電回路均沒有設(shè)置重合閘功能；故備自投的動作時間按大于本級線路（設(shè)備）電源側(cè)后備保護(hù)最長動作時間整定；合閘時間延時時間一般按1s整定。3.2備自投時間計算公式根據(jù)備自投的啟動條件可知，從進(jìn)線或母排失壓開始到母聯(lián)開關(guān)合閘恢復(fù)供電，備自投總時間一般的計算公式見式3-1。ta=t1+to+t2+tc（式3-1）式中：ta：備自投總時間；t

6、1：備自投延時跳進(jìn)線開關(guān)整定時間，大于本級線路（設(shè)備）電源側(cè)后備保護(hù)最長動作時間整定。to：進(jìn)線開關(guān)分閘時間，一般小于30ms；t2：備自投延時合母聯(lián)開關(guān)整定時間；一般整定為1s。Tc：母聯(lián)開關(guān)合閘時間，一般為60100ms。對于不同的備自投設(shè)置方案及啟動條件，其計算公式均可根據(jù)本公式進(jìn)行計算。3.3各級備自投配合分析3.3.1環(huán)網(wǎng)變電所35kV備自投與主變35kV備自投的配合由于環(huán)網(wǎng)變電所35kV備自投的主要輸入啟動條件為差動保護(hù)動作跳閘，無論上一級電源出現(xiàn)何種故障造成的失壓，均不會啟動環(huán)網(wǎng)變電所35kV備自投，故環(huán)網(wǎng)變電所35kV備自投與主變35kV備自投不存在配合關(guān)系。3.3.2環(huán)網(wǎng)變電

7、所0.4kV備自投與環(huán)網(wǎng)變電所35kV備自投、主變35kV備自投的配合首先分析靠近最靠近電源側(cè)的主變35kV備自投時間，由于主變電所35kV備自投的啟動條件不同，造成啟動備自投時進(jìn)線開關(guān)的狀態(tài)不同，因此備自投的總消耗時間也相應(yīng)不同。（1）當(dāng)110kV線路故障及上級電網(wǎng)故障跳閘造成的35kV母線失壓時；35kV進(jìn)線開關(guān)處于合閘位置，備自投總時間ta=t1+to+t2+tc。（2）當(dāng)主變故障聯(lián)跳35kV進(jìn)線開關(guān)造成的35kV母線失壓，35kV進(jìn)線開關(guān)處于分閘位置，備自投總時間ta=t2+tc。顯然，tata，假設(shè)環(huán)網(wǎng)變電所0.4kV備自投與主變35kV備自投按照ta時間配合，即備自投3的t1ta及

8、t1ta，當(dāng)主變故障聯(lián)跳35kV進(jìn)線開關(guān)造成的35kV母線失壓時，就會出現(xiàn)備自投1和備自投3均自投成功的情況，與配合原則相違背。因此，如出現(xiàn)某一級備自投的啟動是有進(jìn)線開關(guān)處于合位及分位兩種情況，下一級的備自投按照本級備自投啟動時進(jìn)線開關(guān)處于合位的備自投總時間配合。按照配合原則，環(huán)網(wǎng)變電所0.4kV的備自投延時跳進(jìn)線開關(guān)整定時間t1應(yīng)大于主變35kV備自投及環(huán)網(wǎng)變電所35kV備自投的總時間ta中兩者較大的時間。3.3.3末端0.38kV備自投與上級備自投配合按各級備自投進(jìn)線配合，至末端備自投可能達(dá)到56s的備自投時間，由于末端設(shè)備的負(fù)荷類型較多，對切換的時間要求也不盡相同，因此需要分析末端的負(fù)荷

9、情況。（1）母聯(lián)備自投。變電所交流屏負(fù)荷主要為：給直流電源提供雙回路電源，各設(shè)備柜的加熱及照明。直流電源由在線蓄電池作為后備電源，一般蓄電池放電2h后還需滿足變電所操作電源的沖擊負(fù)荷，所以備自投的時間可不影響直流供電，而各設(shè)備柜的加熱及照明對失壓時間要求不高，所以，變電所交流屏的備自投可與上級備自投配合。環(huán)控一級負(fù)荷主要為電動機(jī)（風(fēng)機(jī)），電動機(jī)的重啟動對失壓的時間有較嚴(yán)格的要求，因此，建議環(huán)控一級負(fù)荷的備自投與上級備自投不進(jìn)行配合。（2）進(jìn)線備自投。除變電所交流屏及環(huán)控一級負(fù)荷的其他末端一級負(fù)荷采用該種備自投方式，一般采用ATS（雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)）裝置實現(xiàn)，其切換時間一般為毫秒級，通常不能對

10、時間進(jìn)行設(shè)置，故與上級備自投不進(jìn)行配合。部分一級負(fù)荷如電子計算機(jī)類配置UPS（不間斷電源），該類負(fù)荷對停電時間要求不高，可采用有延時設(shè)置的備自投與上級備自投進(jìn)線配合。3.4各級備自投時間整定3.4.1主變35kV備自投時間整定（1）備自投啟動跳35kV進(jìn)線開關(guān)延時時間的整定，根據(jù)整定原則，整定公式見3-2和3-3。t1=tb+tb=tbs-t1：110kV線路或上級電網(wǎng)故障造成35kV母排失壓，備自投啟動跳35kV進(jìn)線開關(guān)延時時間。tb：本級線路的最大電源側(cè)后備保護(hù)最長動作時間為35kV進(jìn)線開關(guān)的后備過流保護(hù)延時。tbs：110kV的后備過流保護(hù)延時，根據(jù)主變所在區(qū)域電網(wǎng)供電局對后備過流延時的

11、要求而定，如地鐵供電局對地鐵110kV的后備過流保護(hù)延時不大于1.5s。一般取0.3s，困難時可取0.25s。（2）合母聯(lián)斷路器時間整定。合母聯(lián)斷路器時間延時一般設(shè)定為1s。3.4.2環(huán)網(wǎng)變電所35kV備自投時間整定整定方法與3.4.1相同。3.4.3環(huán)網(wǎng)變電所0.4kV備自投時間整定由于需要分別和主變35kV備自投、環(huán)網(wǎng)變電所35kV備自投配合，故整定比較兩者中備自投總時間的大小比較結(jié)果。t1=tb+t1：備自投啟動跳0.4kV進(jìn)線開關(guān)延時時間。tb：主變35kV備自投、環(huán)網(wǎng)變電所35kV備自投中較大者。一般取0.3s。3.4.4末端0.38kV備自投備自投時間整定只針對能配合上級電源備自投

12、的模式進(jìn)行整定，公式如下：t1=tb+t1：備自投啟動跳0.38kV進(jìn)線開關(guān)延時時間。tb：環(huán)網(wǎng)變電所0.4kV備自投中總時間。一般取0.3s。4地鐵備自投的整定配合及分析4.1方案分析某線各電壓等級備自投的整定值如表1：從以上分析及表中數(shù)據(jù)可知，配合存在以下問題：（1）環(huán)網(wǎng)變電所0.4kV的進(jìn)線分閘延時為3000ms，大于環(huán)網(wǎng)變電所35kV的總延時2200ms，但小于主變電所35kV的備自投總時間（3000ms+固有分閘及合閘時間），沒有級差，即備自投不能配合。（2）變電所交流屏與環(huán)網(wǎng)變電所0.4kV沒有配合。4.2方案優(yōu)化（1）35kV環(huán)網(wǎng)過流后備保護(hù)延時最長為1200ms，而主變電所35kV進(jìn)線分閘延時為2000ms，分閘延時符合整定要求，但可調(diào)整為1500ms，這樣主變電所35kV的自投總延時約為1500+30ms+1000+100=2630ms，與環(huán)網(wǎng)變電所0.4kV的進(jìn)線分閘延時達(dá)到了很好的配合。（2）變電所交流屏的進(jìn)線延時分閘可整定為3500ms，母聯(lián)合閘延時整定為1000ms，達(dá)到與上級電源備自投配合的目的。5結(jié)論地鐵各電壓等級備