地鐵供電系統(tǒng)的備自投方案及配合分析

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。【關(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)需要操作母聯(lián)開

2、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(備自投2

3、）（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進線電纜故障啟動差動保護跳閘造成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)控一級負荷及變電所交流屏采用此種自投方式，環(huán)控一級負荷由設(shè)置在母聯(lián)開關(guān)的PLC實現(xiàn)，變電所交流

4、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，末端一級負荷如應(yīng)急電源裝置、信號等弱電系統(tǒng)采用進線備自投設(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，即

5、自投不成功，如環(huán)網(wǎng)電纜故障差動保護動作，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31）式中:ta：備自投總時間;t1：備

6、自投延時跳進線開關(guān)整定時間,大于本級線路(設(shè)備）電源側(cè)后備保護最長動作時間整定.to:進線開關(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)變電所0。

7、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進線開關(guān)造成的35kV母線失壓，35kV進線開關(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

8、3的t1ta及t1ta，當(dāng)主變故障聯(lián)跳35kV進線開關(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線配合,至末端備自投可能達到56s的備自投時間，由于末端設(shè)備的負荷類型較多,對切換的時間要求也不盡相同,因此需要

9、分析末端的負荷情況。（1）母聯(lián)備自投.變電所交流屏負荷主要為: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)控一級負荷主要為電動機（風(fēng)機），電動機的重啟動對失壓的時間有較嚴格的要求，因此,建議環(huán)控一級負荷的備自投與上級備自投不進行配合.（2）進線備自投。除變電所交流屏及環(huán)控一級負荷的其他末端一級負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

10、級,通常不能對時間進行設(shè)置,故與上級備自投不進行配合。部分一級負荷如電子計算機類配置UPS（不間斷電源)，該類負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=tbst1：110kV線路或上級電網(wǎng)故障造成35kV母排失壓，備自投啟動跳35kV進線開關(guān)延時時間。tb：本級線路的最大電源側(cè)后備保護最長動作時間為35kV進線開關(guān)的后備過流保護延時。tbs：110kV的后備過流保護延時,根據(jù)主變所在區(qū)域電網(wǎng)供電局對后

11、備過流延時的要求而定，如地鐵供電局對地鐵110kV的后備過流保護延時不大于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

12、級電源備自投的模式進行整定，公式如下:t1=tb+t1:備自投啟動跳0。38kV進線開關(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)過流后備保護延時最長為1200ms,而主變電所35kV進線分閘延時為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的進線分閘延時達到了很好的配合.(2)變電所交流屏的進線延時分閘可整定為3500ms，母聯(lián)合閘延時整定為1000ms，達到與上級電源備自投配合的