【摘要】南昌地鐵2號(hào)線低壓配電系統(tǒng)設(shè)置了三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)和自投自復(fù)邏輯，其中，三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)具有失電自切和來(lái)電自復(fù)功能，該自復(fù)功能在三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)消防切非后失效。論文通過(guò)介紹變電所低壓配電系統(tǒng)方案、自投自復(fù)邏輯以及消防切非原理，分析了三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)在消防切非后自復(fù)功能失效的原因，并提出了解決措施和優(yōu)化方案。

　　【關(guān)鍵詞】地鐵;三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān);自投自復(fù);消防切非

　　1引言

　　南昌2號(hào)線低壓配電系統(tǒng)低壓母線采用分段單母線接線，設(shè)置母線分段斷路器，并設(shè)置了三級(jí)負(fù)荷母線和三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)[1]。正常運(yùn)行時(shí)，低壓母線分段斷路器斷開(kāi)，兩路電源同時(shí)運(yùn)行，各帶全部負(fù)荷的50%，2個(gè)低壓進(jìn)線斷路器和母線分段斷路器設(shè)置電氣聯(lián)絡(luò)，3個(gè)斷路器只能同時(shí)2個(gè)合閘。

　　當(dāng)1臺(tái)變壓器退出運(yùn)行時(shí)，進(jìn)線斷路器失電跳閘并聯(lián)跳兩段母線上的三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)，以切除變電所內(nèi)全部三級(jí)負(fù)荷，母聯(lián)分段斷路器投入，由另1臺(tái)變壓器負(fù)擔(dān)供電范圍內(nèi)的一、二級(jí)負(fù)荷。三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)具有來(lái)電自復(fù)功能，退出運(yùn)行的變壓器恢復(fù)運(yùn)行后，母聯(lián)分段斷路器斷開(kāi)，三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)自動(dòng)合閘，恢復(fù)全所正常運(yùn)行方式。三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)的失電自切和來(lái)電自復(fù)功能可以簡(jiǎn)化運(yùn)營(yíng)操作程序，提高低壓配電系統(tǒng)的自動(dòng)化程度[2]。

　　當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，為了避免非消防線路在火災(zāi)情況下發(fā)生短路、過(guò)載等引發(fā)危害人身安全等次生災(zāi)害，保證消防電源的供電可靠性，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)FAS)應(yīng)根據(jù)火災(zāi)涉及區(qū)域和配電范圍，通過(guò)低壓斷路器分勵(lì)脫扣裝置在變電所切斷相關(guān)區(qū)域非消防負(fù)荷(以下簡(jiǎn)稱(chēng)切非)[3,4]。南昌2號(hào)線低壓配電系統(tǒng)的自投自復(fù)功能，使三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)接收到FAS專(zhuān)業(yè)的切非信號(hào)分閘切除全部三級(jí)負(fù)荷后，自復(fù)功能失效。本文在介紹低壓配電系統(tǒng)方案、控制邏輯方案與消防切非原理的基礎(chǔ)上，對(duì)三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)切非后自復(fù)功能失效的原因進(jìn)行了深入的分析，并提出了解決措施。

　　2低壓配電系統(tǒng)方案

　　2.1系統(tǒng)運(yùn)行方式

　　南昌2號(hào)線低壓配電系統(tǒng)采用分段單母線接線形式，2臺(tái)變壓器分列運(yùn)行。供電運(yùn)行方式如下：1)正常運(yùn)行時(shí)，2個(gè)進(jìn)線斷路器3101A、3101B處于合位，分別向兩段母線供電，母聯(lián)斷路器3100處于分位。2)自動(dòng)投入：當(dāng)一路進(jìn)線電源故障時(shí)，故障段進(jìn)線斷路器失電跳閘，并同時(shí)聯(lián)跳兩段母線上的三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)(3111A或3111B)。通過(guò)判斷另一路電源正常且該段進(jìn)線斷路器處于合位時(shí)，合上母聯(lián)斷路器，由一路電源向全所一級(jí)、二級(jí)負(fù)荷供電。3)來(lái)電自復(fù)：當(dāng)故障恢復(fù)后，檢測(cè)到兩路電源均有電后，母聯(lián)斷路器自動(dòng)分開(kāi)，恢復(fù)兩回進(jìn)線供電，并經(jīng)延時(shí)投入三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)，恢復(fù)到正常運(yùn)行方式。4)若兩路進(jìn)線斷路器電源側(cè)全都失壓，進(jìn)線斷路器、母聯(lián)斷路器均分閘動(dòng)作，來(lái)電后進(jìn)入自投或自復(fù)。

　　2.2三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)來(lái)電自復(fù)邏輯

　　南昌2號(hào)線低壓配電系統(tǒng)Ⅰ段母線三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)3111A的自復(fù)邏輯圖如圖2所示。當(dāng)任何一段進(jìn)線斷路器失電分閘后，斷開(kāi)兩段母線上的三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)。電壓恢復(fù)后，經(jīng)延時(shí)自動(dòng)跳開(kāi)母聯(lián)斷路器3100，并合上恢復(fù)來(lái)電母線段的進(jìn)線斷路器。通過(guò)判斷2個(gè)進(jìn)線斷路器3101A、3101B處于合位且母聯(lián)斷路器3100處于分位，經(jīng)延時(shí)自動(dòng)投入兩段母線上的三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)，恢復(fù)到正常運(yùn)行方式。Ⅱ段母線三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)的自復(fù)邏輯同理。在火災(zāi)情況下，需切除低壓配電系統(tǒng)中的三級(jí)負(fù)荷，以保證消防設(shè)備電源的穩(wěn)定及線路安全，故三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)的來(lái)電自復(fù)邏輯中須進(jìn)行判斷，避免在火災(zāi)狀態(tài)下執(zhí)行合閘命令。南昌2號(hào)線低壓配電系統(tǒng)通過(guò)判斷FAS系統(tǒng)發(fā)出的切非信號(hào)來(lái)判斷是否處于火災(zāi)情況。

　　2.3FAS消防切非原理

　　FAS控制主機(jī)與低壓斷路器的分勵(lì)脫扣器通過(guò)硬線控制，由FAS對(duì)低壓斷路器進(jìn)行非消防電源的切斷，并接收低壓斷路器動(dòng)作反饋信號(hào)。火災(zāi)發(fā)生后，F(xiàn)AS通過(guò)控制模塊向低壓配電系統(tǒng)提供直流24V消防切非控制信號(hào)，由于分勵(lì)脫扣線圈為短時(shí)工作制，線圈通電時(shí)間不能超過(guò)1s，否則容易燒毀，故在對(duì)應(yīng)的非消防負(fù)載斷路器上再加裝一個(gè)中間繼電器，將分勵(lì)脫扣器接入中間繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)上，中間繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)到斷路器的分勵(lì)脫扣線圈回路中，通過(guò)控制模塊、低壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的中間繼電器與斷路器上的分勵(lì)脫扣器配合完成非消防負(fù)荷的切除。非消防電源被消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)強(qiáng)制切除后，低壓配電系統(tǒng)需向FAS主機(jī)提供一個(gè)反饋信號(hào)以確認(rèn)分勵(lì)脫扣器動(dòng)作。為了避免中間繼電器動(dòng)作后斷路器因故障無(wú)法動(dòng)作，一般不從中間繼電器的輔助觸點(diǎn)向FAS主機(jī)提供反饋信號(hào)，而是通過(guò)斷路器的輔助觸點(diǎn)反饋動(dòng)作信號(hào)。

　　3三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)消防切非后自復(fù)失效原因分析

　　調(diào)試過(guò)程中，在消防測(cè)試后，低壓配電系統(tǒng)的三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)自復(fù)功能故障。經(jīng)分析，南昌2號(hào)線FAS向低壓分勵(lì)脫扣器提供的切非控制信號(hào)為脈沖信號(hào)，分勵(lì)脫扣器接收到切非控制信號(hào)后分閘斷路器，火災(zāi)狀態(tài)解除后，由工作人員人工核實(shí)后現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)合閘。為了防止三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)在火災(zāi)狀態(tài)下自動(dòng)合閘，低壓配電系統(tǒng)將此信號(hào)接入中間繼電器，通過(guò)中間繼電器輸出信號(hào)到分勵(lì)脫扣器斷開(kāi)三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)，并同時(shí)輸出給PLC，在PLC中保持“消防切非信號(hào)”狀態(tài)，閉鎖三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)的自動(dòng)合閘功能。消防狀態(tài)解除后，災(zāi)后恢復(fù)的操作一般由人工確認(rèn)，人工操作，故FAS不提供火災(zāi)狀態(tài)解除信號(hào)。PLC中的“消防切非信號(hào)”狀態(tài)一直保持，即邏輯中始終認(rèn)為在火災(zāi)狀態(tài)，從而導(dǎo)致三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)自動(dòng)合閘功能失效。

　　4南昌2號(hào)線解決方案及分析

　　根據(jù)出現(xiàn)的三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)在消防切非后自復(fù)功能失效的情況，本文提出了幾種解決方案，分析如下：

　　1)由于南昌1號(hào)線FAS向低壓配電系統(tǒng)提供的切非控制信號(hào)為電平信號(hào)，南昌2號(hào)線FAS如果提供的切非控制信號(hào)改為與1號(hào)線一致的電平信號(hào)，則低壓配電系統(tǒng)PLC無(wú)須自保持，而是通過(guò)FAS提供的消防切非電平信號(hào)進(jìn)行保持。消防狀態(tài)解除后，F(xiàn)AS釋放“消防切非信號(hào)”，同時(shí)三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)的自復(fù)功能恢復(fù)。然而切非控制采用電平信號(hào)缺點(diǎn)也較明顯，北京地鐵4號(hào)線項(xiàng)目中曾出現(xiàn)脫扣器較緊，脫扣器分勵(lì)不下來(lái)導(dǎo)致線圈長(zhǎng)期帶220V電壓過(guò)熱，燒毀分勵(lì)線圈和繼電器觸點(diǎn)，造成了設(shè)備損害的情況[5]。

　　2)FAS在火災(zāi)狀態(tài)解除后提供火災(zāi)狀態(tài)解除信號(hào)，發(fā)送給三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)的中間繼電器，向PLC提供火災(zāi)狀態(tài)解除信號(hào)以釋放PLC中自保持“消防切非信號(hào)”。由于運(yùn)維專(zhuān)業(yè)之間的界面問(wèn)題，F(xiàn)AS專(zhuān)業(yè)認(rèn)為如果提供解除信號(hào)的話，三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)會(huì)自動(dòng)合閘，該電源的合閘操作有可能被誤認(rèn)為是FAS專(zhuān)業(yè)執(zhí)行的，而對(duì)切非的斷路器進(jìn)行合閘應(yīng)在火災(zāi)狀態(tài)解除后，原則上應(yīng)由低壓配電系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)操作人員現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)，并手動(dòng)對(duì)切非斷路器合閘操作。此方案與運(yùn)維人員的操作規(guī)程和分界有沖突。

　　3)取消三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)的自復(fù)功能，也就不存在自復(fù)失效的問(wèn)題。但當(dāng)出現(xiàn)一段失壓的故障運(yùn)行方式時(shí)，電壓恢復(fù)后，需要現(xiàn)場(chǎng)或者遠(yuǎn)程合閘三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)。三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)的自復(fù)功能旨在簡(jiǎn)化運(yùn)營(yíng)操作程序，提高低壓配電系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，取消該功能并不合理。

　　4)在0.4kV開(kāi)關(guān)柜上增加“消防切非閉鎖解除”物理按鈕，在火災(zāi)狀態(tài)解除后，由低壓配電系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)操作人員通過(guò)按鈕釋放PLC中的“消防切非信號(hào)”保持信號(hào)，恢復(fù)三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)的自復(fù)功能。消防狀態(tài)解除后，低壓配電系統(tǒng)的電源恢復(fù)送電由低壓配電專(zhuān)業(yè)操作人員現(xiàn)場(chǎng)對(duì)已切非的回路手動(dòng)合閘，手動(dòng)操作“消防切非閉鎖解除”按鈕恢復(fù)三級(jí)負(fù)荷的送電操作符合災(zāi)后恢復(fù)的送電原則，再者此方案的改造量較小，也盡量減少了運(yùn)營(yíng)維護(hù)界面上的沖突。結(jié)合工程進(jìn)度及運(yùn)維分界，最終采用方案4解決了南昌2號(hào)線三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)切非后自復(fù)功能失效問(wèn)題。對(duì)于后續(xù)工程，應(yīng)針對(duì)低壓配電系統(tǒng)的自投自復(fù)功能和FAS的設(shè)計(jì)原則，細(xì)化低壓配電系統(tǒng)與FAS的接口設(shè)計(jì)，優(yōu)化解決方案。

　　5結(jié)語(yǔ)

　　通過(guò)分析南昌地鐵2號(hào)線低壓配電系統(tǒng)方案、控制邏輯及消防切非原理，針對(duì)三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)在火災(zāi)狀態(tài)下切非后自復(fù)失效的問(wèn)題，提出了多種解決方案，并結(jié)合南昌2號(hào)線工程實(shí)際情況采用了最優(yōu)的方式解決了該問(wèn)題，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全和自動(dòng)化。本文提出的解決方案在南昌2號(hào)線首通段運(yùn)營(yíng)以來(lái)取得了良好的效果，為后續(xù)及新建線路工程項(xiàng)目提供了指導(dǎo)性的解決方案。

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