浅谈西安地铁二号线供电系统中中压母联自投

摘 要：联调中通过对西安地铁二号线变电所35kV GIS母联断路器自投条件检查及自投功能的测试，引发对35kV GIS母联断路器备自投条件的分析探讨，并通过对比广州地铁供电系统中中压母联断路器自投条件，指出了两种自投条件的优缺点，提出了优化方案，有利于地铁供电系统安全、稳定运行。

关键词：西安地铁；供电系统；母联备自投

一、西安地铁二号线供电系统介绍

西安地铁二号线采用110kV/35kV两级电压集中供电方式，在行政中心、会展中心设2座地下式主变电站，每座主变电站各带三个供电分区。供电分区内再经35kV环网电缆将车站变电所环串成供电网络：在第三供电分区末端所设置35kV联络断路器与第四供电分区末端所相连，实现两个主站之间的联系。主变电站110kV侧采用内桥接线方式。35kV侧采用单母线分段接线方式。（如图1）

二、西安地铁二号线各变电所母联备自投逻辑关系

35kV GIS开关柜母联备自投的逻辑关系为：两路进线断路器在合闸位，母联断路器在分闸位，母联两侧的隔离开关在合闸位，自投装置在投入位，两段母线均有压。此时如果一条进线失压，则启动自投程序：跳失压进线路断路器；合母联断路器；进线断路器柜保护动作（线路差动保护除外）将闭锁备自投动作，PT MCB在分位闭锁母线失压。

优点：通过进线断路器在合位时失压启动备自投，就可以避免当手动分闸进线、遥控分闸、过流保护跳闸时引起失压造成备自投的启动。故障造成的母线失压，故障点下级变电所母联自投启动，可迅速恢复供电，方便电调在故障时运行方式倒切。

缺点：站间需时间配合，供电级数过多对备自投动作时间有影响。西安地铁二号线早期由于每个供电分区内的各个变电所间的母联自投装置中没有设计时间阶梯（失压时间均为3秒）。在环网开关倒闸过程中及一个变电所（每个供电分区末端所除外）一段失压后，下级各个变电所都出现母联自投的情况。不仅严重影响设备正常的运行方式，而且容易扩大事故范围。

母联备自投时，各相关变电所断路器动作分析（以图1中A1变电所I段进线处于故障状态为例）：A1变电所I段进线失压后，第一供电分区进线保护装置根据启动备自投逻辑判断，满足条件后（各站动作时间上有差异），由于A1变电所动作时间最短所以先向母联发出启动备自投信号，母联发出跳进线命令，确认进线跳开（母联收到进线分位信号）后，发母联备自投合闸命令，此时母联断路器合闸，A1变电所I段母线恢复供电。与此同时由于第一供电分区其他变电所动作时间比A1变电所动作时间长，还未发出跳进线命令时已监测到I段母线恢复供电，所以取消母联自投命令。

三、广州地铁变电所母联备自投逻辑关系

广州地铁采用110kV/33kV两级电压集中供电方式，其33kV GIS母联断路器备自投的逻辑关系为：两路进线断路器在合闸位，母联断路器在分闸位，母联断路器两侧的隔离开关在合位，自投装置在投入位，两段母线均有压。此时如果一条进线电缆差动保护动作跳闸，则跳开此进线断路器并启动备自投程序，合母联断路器。

优点：备自投动作时间快，不受站间时间配合影响，能提高供电可靠性和连续性。

缺点：备注投动作几率小，只有在区间电缆故障时才动作。当出现一段线路失压故障时，将会造成下级各变电所一段大面积停电。

母联备自投时，各相关变电所断路器动作分析（以图1中A1、A2所I段电缆处于故障状态为例）：A1 、A2区间电缆出现接地故障时，A1 、A2区间电缆线路差动保护装置会出现不平衡电流，而一旦泄漏电流达到设计整定值，差动保护动作，此时A1所出线、A2所进线均跳开迅速切断故障源。同时A2所母联保护装置发启动备自投信号，A2所母联依据自投逻辑合闸，尽可能缩小停电范围，保证供电系统稳定性。

四、更合理、可靠、安全母联备自投方案的探讨

鉴于上述的二种备自投方式均存在一定的缺点，为保证备自投的合理、可靠、安全，可考虑通过将两种备自投启动方式相互配合来达到更好的效果。经分析、论证，将进线失压启动备自投与差动保护动作启动备自投两种方式综合考虑作为进线启动备自投的条件，备自投功能更为可靠、安全、完善，能较好地克服以上两种备自投方式所存在的缺点。当区间线路故障时，由差动保护动作跳开电缆两侧断路器，并启动母联备自投，实现快速恢复供电。当因上级站故障而失电时，本站可以通过母联备自投合闸来恢复供电，这样可以弥补差动备自投的不足。

母联备自投时，各相关变电所断路器动作分析可分两种情况（以图1中第一供电分区变电所为例）。一是当A1变电所备自投装置只接收到失压信号（除本所环网开关故障引起失压外）时，则根据自投逻辑和动作时间极差，满足自投条件后跳开A1变电所进线断路器，合上母联断路器。A1变电所母联自投装置先于其他变电所（A2、A3、A4变电所）动作，恢复第一分区供电。二是当A1变电所备自投装置接收到差动保护动作信号，在跳开A1变电所进线断路器后可直接启动母联自投动作，不用考虑极差时间，可迅速恢复第一分区供电。

五、结束语

地铁供电系统中中压母联自投装置在故障情况下能快速的通过改变运行方式来缩小地铁供电影响范围。地铁供电系统中中压母联自投装置的可靠性直接影响到地铁的安全运行和稳定运营。所以采用合理、可靠、安全的母联备自投方案对供电系统有着重要的意义，更重要的是确保地铁供电更安全、更可靠、更稳定的运行。