關于兩路電源“并路倒閘”問題的探討

摘 要：為保證配電網(wǎng)中重要用戶不間斷供電，兩路電源“并路倒閘”操作越來越被廣泛使用。介紹了鐵路運行規(guī)程對各種負荷停電時間的要求，討論了兩路電源合環(huán)應滿足的技術條件，分析了不滿足合環(huán)條件下強行合環(huán)可能會產(chǎn)生短路故障，造成保護跳閘甚至越級跳閘的嚴重后果，此外論文還研究了并路倒閘時保護裝置設置方案，給出微機保護裝置設置檢同期時所設置的壓差門檻值建議。研究結果表明，對10 kV合環(huán)倒路存在一定的安全風險，若采取用戶兩路電源的變壓器低壓側400 V短時并列將會減小對整個供電系統(tǒng)的不利影響。

關鍵詞：配電網(wǎng) 兩路電源 并路倒閘 合環(huán)電流

中圖分類號：TN86 文獻標示碼：A 文章編號：1674-098X（2015）01（b）-0024-02

為了確保電網(wǎng)安全，供電公司在審批供電方案時，一般不允許兩路電源“并路倒閘”[1]。設計時要求在變、配電所的電源和母聯(lián)斷路器間裝設“三合二”的電氣聯(lián)鎖，就是為了保證兩路電源和母聯(lián)斷路器不可能同時在合閘狀態(tài)。但是對于一些極少數(shù)不允許短時間斷供電的非常重要的用戶，供電公司還是允許“合環(huán)倒路”的，例如鐵路較大車站、站場的用電屬一級負荷，瞬時停電將會造成較大的政治影響，在施工設計和供電公司方案審批時允許“并路倒閘”，即當任一路電源需要停電時，可以先合上兩路電源間的母聯(lián)斷路器，然后再分開需要停電的電源斷路器[2]。這樣就實現(xiàn)了重要負荷的不間斷供電。

1 鐵路車站供電的“并路倒閘”

鐵路行車信號、大站電氣集中、駝峰道岔自動集中等設備的供電，生產(chǎn)連續(xù)性要求很高，短時停電時間要求不得超過0.15 s；鐵路信號供電的性質決定，不允許有短時停電，所以自采取自動閉塞信號供電時起，電源切換方式一般均采用“并路倒閘”[3]。為此配備了隔離調壓器。由于經(jīng)過調壓器與供電電源系統(tǒng)的隔離，加之行車信號供電一般負荷很小，所以北京鐵路局在京廣、京滬線車站20～30 kVA變壓器二次側還裝有低壓并路開關。正常運行方式：甲配電室向乙配電室主送供電，乙配電室為甲配電室做備供，當甲配電室電源失壓后，乙配電室自動向甲配電室供電。也就是說每個信號點有4路電源確保其供電，確保了行車供電的可靠性。當線路需要停電時，相鄰的兩配電室采取兩1∶1調壓器短時并列運行方式，然后需要停電的供電回路再退出運行，有效的防止了行車信號設備瞬時斷電的可能。為了實現(xiàn)“并路倒閘”，自閉、貫通柜設置了檢同期保護，當兩電源相位不同、壓差不滿足要求時，備供所不具備合閘條件。

2 兩路電源“并路倒閘”的建議

近年來，為提高供用電管理水平，在日常的供用電管理工作中，不斷摸索在符合供電要求的前提下，盡量采取不間斷供電的方式，積累了一些經(jīng)驗。

2.1 兩路電源合環(huán)，必須具備的條件

兩路電源合環(huán)，相當于為兩路電源供電的兩臺變壓器短時并列運行。為了實現(xiàn)兩路電源合環(huán)，首先兩個電源的上級電源必須是在同一個供電系統(tǒng)里合環(huán)運行；其次兩路電源合環(huán)時，兩路電源必須相位一致；根據(jù)運行經(jīng)驗，兩臺需并列運行的調壓器容量相差不應大于1.5倍，阻抗電壓相差不超過10%，壓差不大于15 V，角差不大于15度，在這些條件下合環(huán)時才不致產(chǎn)生過大的合環(huán)電流。

事實上供電系統(tǒng)的運行方式、線路參數(shù)經(jīng)常發(fā)生變化，兩路電源短時合環(huán)時，為電源供電的兩臺變壓器的負荷分配不僅與每臺變壓器的阻抗有關，還與當時負荷潮流、整個系統(tǒng)阻抗等因素有關，為此供電調度部門在下令“合環(huán)”時，需要做大量工作。如圖1所示，假設用戶在合環(huán)前供電系統(tǒng)的220 kV、110 kV、10 kV各級母聯(lián)斷路器均在斷開位置，用戶合上環(huán)點245，兩個供電系統(tǒng)的壓差、角差將會很大，特別是兩個系統(tǒng)在合環(huán)的瞬間負荷會再分配，負荷轉移勢必形成巨大的合環(huán)電。

2.2 不滿足合環(huán)條件，強行合環(huán)產(chǎn)生的嚴重后果

20世紀70年代末，北京鐵路局北京供電段某配電室發(fā)生過一次誤合環(huán)，當時不僅造成兩路電源跳閘，還造成電壓互感器炸裂，巨大的電動力將當時為了防震加固而固定在高壓柜上的角鋼扭變形。1987年某配電室值班員在執(zhí)行供電調度“合環(huán)”命令時，造成兩路電源斷路器因環(huán)流造成的同時跳閘，事后分析查原因是施工部門在做電源電纜接頭盒后未按規(guī)定進行核相，造成兩電源相位不同。因此，要認真執(zhí)行和落實供電部門制定的規(guī)章制度，當停電電源恢復供電后，用戶必須對兩路電源進線進行核相。

在日常運行中存在大量“誤合環(huán)”的可能，譬如用微機遠動操作，在有些情況下可以避開“三合二”的電氣聯(lián)鎖，而且不經(jīng)“檢同期”及“選掉”即可操作。在圖2所示的環(huán)形供電線路中，合上環(huán)點處的“三聯(lián)開關”，即可將兩路電源合環(huán)，且“三聯(lián)開關”不受“三合二”聯(lián)鎖的約束。斷路器誤動及機械合閘，均可能造成誤“合環(huán)”。

在日常設備運行中，由于系統(tǒng)運行方式、線路參數(shù)不斷變化，保護裝置采集到的數(shù)值也在不斷變化，當采集到參數(shù)不符合所給定的條件時，保護裝置自動顯示“不同期”，切斷了合閘回路。此時必須嚴格禁止通過打開斷路器機械“死點”方式，釋放操作機構彈簧儲能合閘條件進行強行并路，當相位不同或相角差過大時，極易引發(fā)短路故障，造成保護的跳閘，甚至可造成保護越級跳閘，此種方法危害極大。

2.3 并路倒閘時保護裝置設置方案

作為重要用戶的北京站、北京南站、北京西站、鐵路局調度樓等配電室，供電部門允許并路倒閘。一般只設置了“合環(huán)選掉”保護，即：如果合環(huán)電流造成保護動作，選掉需要停電的斷路器，譬如：圖2中201電源需要停電檢修，那么就選掉201。

以往鐵路10 kV線路側電壓互感器大多采用V-V型接線，壓差比較的是母線與線路電壓互感器的二次線電壓100 V，同步繼電器一般設置壓差不大于40 V，相當于角差小于23度。隨著設備的不斷更新改造，既有的電磁保護逐步淘汰，微機保護得到廣泛應用，電壓采樣一般取自二次相電壓，所以現(xiàn)在線路電壓互感器大多采用Y，yn接線，這樣可以監(jiān)測到線路末端的相電壓。壓差、角差的計算方法如圖3所示，由計算結果可以看出，測量采樣為相電壓時，壓差和角差數(shù)值上基本一致。

圖4為調壓器接線組別母線側為Y/y0-12，線路側為D/yn-11時測量到的壓差、角差的向量圖，二次壓差約為17 V，角差約為17度。微保裝置設置20 V、20度“并路倒閘”時造成兩側斷路器均跳閘。因此，一般微機保護裝置設置檢同期時，設置壓差為相電壓不大于15 V，角差小于15度。

3 結論

10 kV合環(huán)倒路存在一定的安全風險，執(zhí)行合環(huán)操作時必須謹慎，一旦誤合環(huán)將威脅供電系統(tǒng)的主變。采取用戶兩路電源的變壓器低壓側（400 V）短時并列，這樣對整個供電系統(tǒng)影響要小一些。

事實上即便是一級重要用戶，也不是所有負荷均不允許短時間斷供電的，只需將這部分重要負荷采用大功率EPS電源供電，即可以解決不間斷供電的問題，將風險分散。

參考文獻

[1]GB26859-2011電力安全工作規(guī)程[S]. 中國電力出版社

[2]楊文杰.10kV開閉站并路倒閘及其應用[J].智能建筑電氣技術，2008（2）：42-44.

[3]王玉國.鐵路單回路電力貫通線路短時并列運行及保護配合[J].繼電器，2002（9）：65-66.