馬 杰，張 科

（國(guó)網(wǎng)銀川供電公司，寧夏 銀川 750011）

0 引言

牽引變電所配置電氣化鐵路備自投裝置，故障時(shí)自動(dòng)快速投切，避免拒動(dòng)或切換時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成動(dòng)車組停車［1-4］。電氣化鐵路備自投裝置的應(yīng)用不但減少了停電時(shí)間和運(yùn)行人員勞動(dòng)強(qiáng)度，而且為牽引變電所的無(wú)人值班提供了技術(shù)保證［5-7］。主供電網(wǎng)與鐵路電網(wǎng)在設(shè)計(jì)、建造與運(yùn)行維護(hù)方面存在差異，牽引變電所中電氣化鐵路備自投裝置動(dòng)作時(shí)可能出現(xiàn)配合問(wèn)題，導(dǎo)致牽引變電所全停。如何實(shí)現(xiàn)主供電網(wǎng)與鐵路電網(wǎng)在備用電源切換過(guò)程中無(wú)縫對(duì)接，是檢驗(yàn)電氣化鐵路備自投裝置正確動(dòng)作的基本依據(jù)。本文以西北地區(qū)某220 kV牽引變電所為例，通過(guò)分析電氣化鐵路備自投的動(dòng)作邏輯、電氣化鐵路備自投與線路保護(hù)的配合問(wèn)題、電氣化鐵路備自投啟動(dòng)回路配合問(wèn)題，探討了電氣化鐵路備自投在系統(tǒng)中的應(yīng)用情況。

1 電氣化鐵路備自投布置方式

某220 kV牽引變電所配置4臺(tái)主變壓器（以下簡(jiǎn)稱“主變”）即1B、2B、3B和4B，采用雙電源獨(dú)立回路供電，兩條主供電源均取自主供電網(wǎng)，一次接線圖如圖1所示。

圖1 某220 kV牽引變電所一次接線圖

圖1中牽引Ⅰ線取自220 kV主供A站，牽引Ⅱ線取自220 kV主供B站，兩進(jìn)線均配置雙重化保護(hù)。某廠家備自投裝置具備進(jìn)線備自投及主變備自投兩種方式，相關(guān)數(shù)值型定值如表1所示，相關(guān)軟壓板狀態(tài)如表2所示。

表1 電氣化鐵路備自投相關(guān)數(shù)值型定值

在正常運(yùn)行方式下，牽引Ⅱ線102線路運(yùn)行，102、203、204斷路器在合閘位置，牽引Ⅰ線101線路熱備用，101、201、202斷路器在分閘位置，220 kV電氣化鐵路備自投在投入狀態(tài)，其中進(jìn)線備自投方式及主變備自投方式均投入。

2 二次設(shè)備運(yùn)行情況

2.1 線路保護(hù)運(yùn)行情況

牽引Ⅰ線、牽引Ⅱ線的線路保護(hù)裝置縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)功能投入，停用重合閘功能投入，A相、B相、C相跳閘出口退出，重合閘出口退出。

2.2 電氣化鐵路備自投運(yùn)行情況

進(jìn)線備自投方式投入，主變備自投方式投入，備自投裝置各方式充電正常，“自投允許”燈常亮。電氣化鐵路備自投投入“直列優(yōu)先”模式，且“中性點(diǎn)刀閘控制”和“冷備用”均退出，表明該備自投裝置不控制進(jìn)線刀閘1011、1021及主變中性點(diǎn)刀閘，僅控制101、102、201、202、203、204 六個(gè)斷路器。備自投“TV模式”軟壓板退出，表明其電壓采用進(jìn)線線路電壓互感器的電壓。

3 電氣化鐵路備自投動(dòng)作邏輯

3.1 牽引Ⅰ線運(yùn)行、牽引Ⅱ線備用

在此運(yùn)行方式下，牽引Ⅰ線101斷路器、1號(hào)主變、2號(hào)主變運(yùn)行，牽引Ⅱ線102斷路器、3號(hào)主變、4號(hào)主變備用。

3.1.1 牽引Ⅰ線故障

進(jìn)線1故障時(shí)備自投動(dòng)作邏輯如圖2所示。電氣化鐵路備自投充電完成后，牽引Ⅰ線發(fā)生故障，線路保護(hù)動(dòng)作跳開220 kV主供A站側(cè)斷路器，導(dǎo)致牽引Ⅰ線無(wú)壓，滿足進(jìn)線1無(wú)壓條件，牽引Ⅱ線有壓，低壓側(cè)母線無(wú)壓。電氣化鐵路備自投裝置滿足條件啟動(dòng)，經(jīng)2 s延時(shí)，備自投動(dòng)作，跳開101、201、202三個(gè)斷路器；確定斷路器分閘后，合上102、203、204三個(gè)斷路器，牽引變電所由牽引Ⅰ線供電轉(zhuǎn)為牽引Ⅱ線供電。

圖2 進(jìn)線1故障時(shí)備自投動(dòng)作邏輯

3.1.2 1號(hào)主變或2號(hào)主變故障

1號(hào)主變或2號(hào)主變故障時(shí)備自投動(dòng)作邏輯如圖3所示。電氣化鐵路備自投充電完成后，若1號(hào)主變或2號(hào)主變故障，主變保護(hù)動(dòng)作跳開101斷路器，此時(shí)備自投遙信“1B或2B主變故障啟動(dòng)備自投”為“1”，101斷路器在分閘位置，牽引Ⅰ線有壓，電氣化鐵路備自投經(jīng)100 ms延時(shí)后動(dòng)作，跳開101、201、202三個(gè)斷路器；確定斷路器分閘后，合上102、203、204三個(gè)斷路器，牽引變電所由牽引Ⅰ線供電轉(zhuǎn)為牽引Ⅱ線供電。

圖3 1號(hào)主變或2號(hào)主變故障時(shí)備自投動(dòng)作邏輯

3.2 牽引Ⅱ線運(yùn)行、牽引Ⅰ線備用

在此運(yùn)行方式下，牽引Ⅱ線102斷路器、3號(hào)主變、4號(hào)主變運(yùn)行，牽引Ⅰ線101斷路器、1號(hào)主變、2號(hào)主變備用。

3.2.1 牽引Ⅱ線故障

進(jìn)線2故障時(shí)備自投動(dòng)作邏輯如圖4所示。電氣化鐵路備自投充電完成后，牽引Ⅱ線發(fā)生故障，線路保護(hù)動(dòng)作跳開220 kV主供B站側(cè)斷路器，導(dǎo)致牽引Ⅱ線無(wú)壓，滿足進(jìn)線2無(wú)壓條件，牽引Ⅰ線有壓，低壓側(cè)母線無(wú)壓。電氣化鐵路備自投裝置滿足條件啟動(dòng)，經(jīng)2 s延時(shí)，備自投動(dòng)作，跳開102、203、204三個(gè)斷路器；確定斷路器分閘后，合上101、201、202三個(gè)斷路器，牽引變電所由牽引Ⅱ線供電轉(zhuǎn)為牽引Ⅰ線供電。

圖4 進(jìn)線2故障時(shí)備自投動(dòng)作邏輯

3.2.2 3號(hào)主變或4號(hào)主變故障

3號(hào)主變或4號(hào)主變故障時(shí)備自投動(dòng)作邏輯如圖5所示。電氣化鐵路備自投充電完成后，若3號(hào)主變或4號(hào)主變故障，主變保護(hù)動(dòng)作跳開102斷路器，此時(shí)備自投遙信“3B或4B主變故障啟動(dòng)備自投”為“1”，102斷路器在分閘位置，牽引Ⅱ線有壓，電氣化鐵路備自投經(jīng)100 ms延時(shí)后動(dòng)作，跳開102、203、204三個(gè)斷路器；確定斷路器分閘后，合上101、201、202三個(gè)斷路器，牽引變電所由牽引Ⅱ線供電轉(zhuǎn)為牽引Ⅰ線供電。

圖5 3號(hào)主變或4號(hào)主變故障時(shí)備自投動(dòng)作邏輯

4 電氣化鐵路備自投存在的問(wèn)題

4.1 備自投與線路保護(hù)配合問(wèn)題

鐵路電網(wǎng)相關(guān)規(guī)程要求，牽引變電所高壓側(cè)進(jìn)線保護(hù)重合閘功能應(yīng)退出。因此，牽引Ⅰ線、牽引Ⅱ線牽引變電所側(cè)不投重合閘，220 kV主供A站和B站側(cè)投入單相重合閘功能，重合閘動(dòng)作時(shí)間為0.6 s，牽引變電所220 kV電氣化鐵路備自投在進(jìn)線故障線路失壓的情況下，動(dòng)作延時(shí)為2 s。若進(jìn)線發(fā)生單相瞬時(shí)故障，線路差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳開兩側(cè)斷路器，進(jìn)線電壓消失，電氣化鐵路備自投啟動(dòng)，0.6 s后線路主供電源側(cè)保護(hù)重合閘出口，合上220 kV主供A站或B站側(cè)斷路器，進(jìn)線電壓恢復(fù)，線路失壓持續(xù)時(shí)間不超過(guò)2 s，不滿足進(jìn)線備自投失壓延時(shí)動(dòng)作條件，電氣化鐵路備自投放電，而牽引變電所側(cè)斷路器處于分閘位置，造成牽引變電所全停。

針對(duì)上述問(wèn)題，供電公司建議鐵路電網(wǎng)退出牽引變電所側(cè)進(jìn)線保護(hù)跳閘壓板。進(jìn)線線路單相瞬時(shí)故障時(shí)，線路差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作僅跳開220 kV主供A站或B站側(cè)斷路器，0.6 s后保護(hù)重合閘動(dòng)作出口，合上220 kV主供A站或B站側(cè)斷路器，恢復(fù)對(duì)牽引變電所的供電，在此情況下電氣化鐵路備自投不動(dòng)作。進(jìn)線線路永久性故障時(shí)，進(jìn)線220 kV主供A站或B站側(cè)斷路器跳開后不再重合，進(jìn)線失壓，滿足備自投動(dòng)作條件，2 s后跳開故障進(jìn)線斷路器，然后合上備用進(jìn)線斷路器，恢復(fù)對(duì)牽引變電所的供電。

牽引變電所進(jìn)線故障后無(wú)反送電可能，退出牽引變電所側(cè)進(jìn)線保護(hù)跳閘壓板，線路永久性故障后備自投跟跳故障進(jìn)線斷路器也可隔離故障點(diǎn)，防止事故擴(kuò)大影響主網(wǎng)運(yùn)行。

4.2 備自投啟動(dòng)回路配合問(wèn)題

該牽引變電所備自投裝置僅支持主變保護(hù)動(dòng)作啟動(dòng)電氣化鐵路備自投。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)該牽引變電所內(nèi)存在線路保護(hù)動(dòng)作啟動(dòng)備自投回路，且該回路與主變保護(hù)動(dòng)作啟動(dòng)備自投回路并接，存在線路故障無(wú)法啟動(dòng)備自投的風(fēng)險(xiǎn)。該牽引變電所備自投啟動(dòng)回路如圖6所示。

圖6 電氣化鐵路備自投啟動(dòng)回路

由于線路保護(hù)動(dòng)作啟動(dòng)備自投與主變保護(hù)動(dòng)作啟動(dòng)備自投回路并接，線路故障后，線路保護(hù)動(dòng)作觸發(fā)主變啟動(dòng)備自投邏輯，而此時(shí)線路保護(hù)跳閘壓板并未投入，導(dǎo)致進(jìn)線斷路器無(wú)法分閘。該情況與主變啟動(dòng)備自投邏輯相悖，備自投可能放電，導(dǎo)致牽引變電所全停。

針對(duì)上述問(wèn)題提出如下解決方案：拆除原線路保護(hù)啟動(dòng)備自投回路，僅保留主變保護(hù)啟動(dòng)備自投回路。線路故障時(shí)，進(jìn)線失壓，可滿足備自投進(jìn)線故障時(shí)的動(dòng)作條件；主變故障時(shí)，主變保護(hù)動(dòng)作跳開進(jìn)線側(cè)斷路器并發(fā)啟動(dòng)備自投信號(hào)，備自投可正常啟動(dòng)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文分析了電氣化鐵路備自投的動(dòng)作邏輯，探討了牽引變電所進(jìn)線保護(hù)與電氣化鐵路備自投動(dòng)作邏輯的配合，并以某牽引變電所為例，分析了電氣化鐵路備自投存在的問(wèn)題，提出了整改措施，以快速恢復(fù)鐵路供電，提高鐵路電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。