北京城铁开闭所10kV系统控制联锁关系探讨
关键词：分散式供电、开闭所、中压网络、联络线、闭锁、备自投、合环一．概述
北京市快速轨道交通西直门-东直门城市铁路工程（以下简称城铁工程），西起西直门东至东直门，线路全长约40.5公里。外部电源为分散式供电，正线设有7座开闭所，分别位于西直门、知春路、上地、回龙观东、立水桥、望京西和东直门等7座车站。全线包括开闭所在内设置27座变电所，其中4座为降压变电所，其余23座为牵引降压混合变电所。每座开闭所由城市电网的不同110kV或220kV变电所各引来一路中压10kV电源，电源分别引自供电局西直门、新街口、知春里、中关村、上地、清河、西三旗、回龙观、立水桥、东小口、花家地、东湖、雍和宫、北新桥变电所，全线共引入16路电源，其中正线为14路，车辆段单独引入2路。电源引入的数量和要求满足国家标准《供配电设计规范》对一级负荷供电的要求。由于北京轨道交通的特殊地位，及对供电高可靠性的要求，城铁工程供电系统中压网络采用开闭所设置联络线方式，提高供电系统电源的可靠性。除西直门和东直门开闭所由于为系统终端由相邻开闭所引来一路联络线外，其余开闭所均设有两路联络线，见图1。并且在上级变电所进行正常维护，影响开闭所的引入电源时，在供电部门同意的情况下，可实现合环操作，并设有合环保护，可选跳进线和母线分段断路器中的任一个断路器，提高了供电运行的连续性，实现了不间断供电，并减少对变压器的冲击次数，有利于提供变压器等供电设备的寿命。由于合环运行是供电系统的大忌，为供电系统安全运行起见，避免误操作等方面原因引起系统故障，只在开闭所两路正常进线和母线分段断路器设置合环操作。
中压网络联络线的设置和一定条件下合环操作的实现，增加了运营的灵活性，但同样加大了二次回路联锁的复杂性。开闭所可能存在的系统运行方式有五种。下面简单分析系统每一种运行方式下，进线、母线分段断路器和联络断路器合闸回路的闭锁要求。
运行方式1：两路进线断路器1QF、2QF合闸并各带一段母线负荷，母联断路器3QF断开，联络线断路器1QL、2QL断开。备用电源自动投入装置（以下简称备自投）处于启动状态。在此运行方式下，经供电部门同意，电力调度在倒闸操作时可下令进行合环操作，改变系统运行方式。
本运行方式下，两个进线断路器为合闸状态，其合闸回路闭锁关系如下（见图2）：1（2）QS为进线隔离柜手车的工作位置行程开关，此手车位于工作位置，作为进线断路器的工作合闸的条件之一；4（5）QS为进线提升柜手车的工作位置行程开关，此手车位于工作位置，作为进线断路器的工作合闸的条件之二；1（2）QL为本段联络线断路器的常闭辅助接点，当本段联络线断路器为分闸时，作为进线断路器的工作合闸条件之三；另一段进线断路器辅助常闭接点2（1）QF与另一段联络线断路器常闭辅助接点2（1）QL串联后与母线分段断路器3QF的常闭辅助接点并联构成的闭锁回路，即母线分段断路器和另一段进线断路器、另一段联络线断路器不同时为合闸状态，作为此进线断路器工作合闸的条件之四。该闭锁回路并联有合环转换开关SA2接点和另一段联络线常闭辅助接点串联构成的回路，用于合环工作方式时对此闭锁回路的解除。只在合环工作方式时，才能操作合环转换开关，使该接点接通。
本运行方式下，一路进线断路器和母线分段断路器为合闸状态，进线断路器合闸回路的闭锁关系同运行方式1，母线分段断路器合闸回路的闭锁关系如下（见图3）：3QS为母线分段隔离柜手车的工作位置行程开关，此手车位于工作位置，作为母联断路器的工作合闸的条件之一；（进线断路器1QF的常闭辅助接点与本段联络线断路器1QL的常闭辅助接点串联）再并联（另一段进线断路器2QF常闭辅助接点与另一段联络线断路器2QL常闭辅助接点串联）后的闭锁回路，作为母联断路器的工作合闸的条件之二。此闭锁回路的意义是，两段母线上的电源断路器，包括进线和联络线断路器不为同时合闸状态。此回路还要并联合环转换开关SA2的接点和两个联络线断路器1QL、2QL的常闭辅助接点串联构成的回路。此回路用于合环工作方式时对该闭锁回路的解除。
此运行方式下，一路联络线断路器处于合闸状态，其合闸回路闭锁关系同运行方式3对联络线断路器的闭锁要求。母线分段断路器处于合闸状态，其合闸回路闭锁关系同运行方式2对母线分段断路器的闭锁要求。 运行方式5：一段进线断路器1QF（2QF）合闸，另一段进线断路器2QF（1QF）分闸，本段联络线断路器1QL分闸，另一段联络线断路器2QL合闸，母线分段断路器3QF断开。备自投装置处于放电状态。此运行方式下，不允许出现合环操作。
此运行方式下，一路进线断路器处于合闸状态，其合闸回路闭锁关系同运行方式1对进线断路器的闭锁要求。一路联络线断路器处于合闸状态，其合闸回路闭锁关系同运行方式3对联络线断路器的闭锁要求。
三．备自投（备用电源自动投入装置）
根据业主设备招标结果，北京城铁工程10kV系统备自投装置由和利时公司提供。备自投装置输入信号内容如下：其一：两路电源线路侧PT和两段母线配电变压器二次侧的电压信号，其作用是电源线路PT与本侧配电变压器电压信号经逻辑“与”后无电压，作为本侧进线电源失压的电压判据；其二：进线断路器经手动操作包括就地和遥控合、分闸，开关柜综合保护装置产生一个“手动操作”双位置接点，合闸操作用于启动备自投装置，分闸操作用于闭锁备自投装置，使装置处于放电状态；其三：进线断路器综合保护装置的继电保护动作后产生的信号接点，用于闭锁备自投装置，具体有“过流且低电压闭锁”和“零序保护动作闭锁”；其四：进线断路器的位置辅助接点，用于备自投装置判断进线断路器的合、分位置。
备自投装置的输出信号内容如下：当满足条件（见备自投装置工作原理），向相关进线断路器发出跳闸命令；当满足条件（见备自投装置工作原理）向母线分段断路器发出合闸命令。备自投工作原理如下：当进线电源失压判据成立，备自投装置判定进线电源失压，并检测另一进线电源有压，经延时后向失压侧进线断路器发出跳闸命令；当确定进线断路器已跳闸，再次检测另一进线电源有压，并且该进线断路器为合闸后，向母线分段断路器发出合闸命令。当进线断路器因就地手动、遥控分闸或故障跳闸时，备自投装置均被闭锁；一旦有进线断路器分闸，而联络线投入时，备自投装置也被闭锁，处于放电状态。
四．结束语
本文以联络线电源作为正常运行方式下的第三、第四路电源进行分析得出上述进线、母线分段和联络线断路器应有的闭锁关系。若投入联络线电源仅作为应急运行工作方式，不可能与正常工作电源同时使用，联络线断路器的合闸闭锁关系还需有所变化。
文章出处：中国交通运输协会城市轨道交通专业委员会首届中青年专家论文集
