【摘要】南昌地鐵2號線低壓配電系統設置了三級負荷總開關和自投自復邏輯，其中，三級負荷總開關具有失電自切和來電自復功能，該自復功能在三級負荷總開關消防切非后失效。論文通過介紹變電所低壓配電系統方案、自投自復邏輯以及消防切非原理，分析了三級負荷總開關在消防切非后自復功能失效的原因，并提出了解決措施和優化方案。

　　【關鍵詞】地鐵;三級負荷總開關;自投自復;消防切非

　　1引言

　　南昌2號線低壓配電系統低壓母線采用分段單母線接線，設置母線分段斷路器，并設置了三級負荷母線和三級負荷總開關[1]。正常運行時，低壓母線分段斷路器斷開，兩路電源同時運行，各帶全部負荷的50%，2個低壓進線斷路器和母線分段斷路器設置電氣聯絡，3個斷路器只能同時2個合閘。

　　當1臺變壓器退出運行時，進線斷路器失電跳閘并聯跳兩段母線上的三級負荷總開關，以切除變電所內全部三級負荷，母聯分段斷路器投入，由另1臺變壓器負擔供電范圍內的一、二級負荷。三級負荷總開關具有來電自復功能，退出運行的變壓器恢復運行后，母聯分段斷路器斷開，三級負荷總開關自動合閘，恢復全所正常運行方式。三級負荷總開關的失電自切和來電自復功能可以簡化運營操作程序，提高低壓配電系統的自動化程度[2]。

　　當火災發生時，為了避免非消防線路在火災情況下發生短路、過載等引發危害人身安全等次生災害，保證消防電源的供電可靠性，火災自動報警系統(以下簡稱FAS)應根據火災涉及區域和配電范圍，通過低壓斷路器分勵脫扣裝置在變電所切斷相關區域非消防負荷(以下簡稱切非)[3,4]。南昌2號線低壓配電系統的自投自復功能，使三級負荷總開關接收到FAS專業的切非信號分閘切除全部三級負荷后，自復功能失效。本文在介紹低壓配電系統方案、控制邏輯方案與消防切非原理的基礎上，對三級負荷總開關切非后自復功能失效的原因進行了深入的分析，并提出了解決措施。

　　2低壓配電系統方案

　　2.1系統運行方式

　　南昌2號線低壓配電系統采用分段單母線接線形式，2臺變壓器分列運行。供電運行方式如下：1)正常運行時，2個進線斷路器3101A、3101B處于合位，分別向兩段母線供電，母聯斷路器3100處于分位。2)自動投入：當一路進線電源故障時，故障段進線斷路器失電跳閘，并同時聯跳兩段母線上的三級負荷總開關(3111A或3111B)。通過判斷另一路電源正常且該段進線斷路器處于合位時，合上母聯斷路器，由一路電源向全所一級、二級負荷供電。3)來電自復：當故障恢復后，檢測到兩路電源均有電后，母聯斷路器自動分開，恢復兩回進線供電，并經延時投入三級負荷總開關，恢復到正常運行方式。4)若兩路進線斷路器電源側全都失壓，進線斷路器、母聯斷路器均分閘動作，來電后進入自投或自復。

　　2.2三級負荷總開關來電自復邏輯

　　南昌2號線低壓配電系統Ⅰ段母線三級負荷總開關3111A的自復邏輯圖如圖2所示。當任何一段進線斷路器失電分閘后，斷開兩段母線上的三級負荷總開關。電壓恢復后，經延時自動跳開母聯斷路器3100，并合上恢復來電母線段的進線斷路器。通過判斷2個進線斷路器3101A、3101B處于合位且母聯斷路器3100處于分位，經延時自動投入兩段母線上的三級負荷總開關，恢復到正常運行方式。Ⅱ段母線三級負荷總開關的自復邏輯同理。在火災情況下，需切除低壓配電系統中的三級負荷，以保證消防設備電源的穩定及線路安全，故三級負荷總開關的來電自復邏輯中須進行判斷，避免在火災狀態下執行合閘命令。南昌2號線低壓配電系統通過判斷FAS系統發出的切非信號來判斷是否處于火災情況。

　　2.3FAS消防切非原理

　　FAS控制主機與低壓斷路器的分勵脫扣器通過硬線控制，由FAS對低壓斷路器進行非消防電源的切斷，并接收低壓斷路器動作反饋信號。火災發生后，FAS通過控制模塊向低壓配電系統提供直流24V消防切非控制信號，由于分勵脫扣線圈為短時工作制，線圈通電時間不能超過1s，否則容易燒毀，故在對應的非消防負載斷路器上再加裝一個中間繼電器，將分勵脫扣器接入中間繼電器的常開觸點上，中間繼電器的常開觸點串聯到斷路器的分勵脫扣線圈回路中，通過控制模塊、低壓開關柜內的中間繼電器與斷路器上的分勵脫扣器配合完成非消防負荷的切除。非消防電源被消防聯動系統強制切除后，低壓配電系統需向FAS主機提供一個反饋信號以確認分勵脫扣器動作。為了避免中間繼電器動作后斷路器因故障無法動作，一般不從中間繼電器的輔助觸點向FAS主機提供反饋信號，而是通過斷路器的輔助觸點反饋動作信號。

　　3三級負荷總開關消防切非后自復失效原因分析

　　調試過程中，在消防測試后，低壓配電系統的三級負荷總開關自復功能故障。經分析，南昌2號線FAS向低壓分勵脫扣器提供的切非控制信號為脈沖信號，分勵脫扣器接收到切非控制信號后分閘斷路器，火災狀態解除后，由工作人員人工核實后現場手動合閘。為了防止三級負荷總開關在火災狀態下自動合閘，低壓配電系統將此信號接入中間繼電器，通過中間繼電器輸出信號到分勵脫扣器斷開三級負荷總開關，并同時輸出給PLC，在PLC中保持“消防切非信號”狀態，閉鎖三級負荷總開關的自動合閘功能。消防狀態解除后，災后恢復的操作一般由人工確認，人工操作，故FAS不提供火災狀態解除信號。PLC中的“消防切非信號”狀態一直保持，即邏輯中始終認為在火災狀態，從而導致三級負荷總開關自動合閘功能失效。

　　4南昌2號線解決方案及分析

　　根據出現的三級負荷總開關在消防切非后自復功能失效的情況，本文提出了幾種解決方案，分析如下：

　　1)由于南昌1號線FAS向低壓配電系統提供的切非控制信號為電平信號，南昌2號線FAS如果提供的切非控制信號改為與1號線一致的電平信號，則低壓配電系統PLC無須自保持，而是通過FAS提供的消防切非電平信號進行保持。消防狀態解除后，FAS釋放“消防切非信號”，同時三級負荷總開關的自復功能恢復。然而切非控制采用電平信號缺點也較明顯，北京地鐵4號線項目中曾出現脫扣器較緊，脫扣器分勵不下來導致線圈長期帶220V電壓過熱，燒毀分勵線圈和繼電器觸點，造成了設備損害的情況[5]。

　　2)FAS在火災狀態解除后提供火災狀態解除信號，發送給三級負荷總開關的中間繼電器，向PLC提供火災狀態解除信號以釋放PLC中自保持“消防切非信號”。由于運維專業之間的界面問題，FAS專業認為如果提供解除信號的話，三級負荷總開關會自動合閘，該電源的合閘操作有可能被誤認為是FAS專業執行的，而對切非的斷路器進行合閘應在火災狀態解除后，原則上應由低壓配電系統專業操作人員現場確認，并手動對切非斷路器合閘操作。此方案與運維人員的操作規程和分界有沖突。

　　3)取消三級負荷總開關的自復功能，也就不存在自復失效的問題。但當出現一段失壓的故障運行方式時，電壓恢復后，需要現場或者遠程合閘三級負荷總開關。三級負荷總開關的自復功能旨在簡化運營操作程序，提高低壓配電系統的自動化程度，取消該功能并不合理。

　　4)在0.4kV開關柜上增加“消防切非閉鎖解除”物理按鈕，在火災狀態解除后，由低壓配電系統專業操作人員通過按鈕釋放PLC中的“消防切非信號”保持信號，恢復三級負荷總開關的自復功能。消防狀態解除后，低壓配電系統的電源恢復送電由低壓配電專業操作人員現場對已切非的回路手動合閘，手動操作“消防切非閉鎖解除”按鈕恢復三級負荷的送電操作符合災后恢復的送電原則，再者此方案的改造量較小，也盡量減少了運營維護界面上的沖突。結合工程進度及運維分界，最終采用方案4解決了南昌2號線三級負荷總開關切非后自復功能失效問題。對于后續工程，應針對低壓配電系統的自投自復功能和FAS的設計原則，細化低壓配電系統與FAS的接口設計，優化解決方案。

　　5結語

　　通過分析南昌地鐵2號線低壓配電系統方案、控制邏輯及消防切非原理，針對三級負荷總開關在火災狀態下切非后自復失效的問題，提出了多種解決方案，并結合南昌2號線工程實際情況采用了最優的方式解決了該問題，確保了系統的穩定、安全和自動化。本文提出的解決方案在南昌2號線首通段運營以來取得了良好的效果，為后續及新建線路工程項目提供了指導性的解決方案。

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　　【參考文獻】

　　【1】楊興山.對三級負荷總開關的設置分析[J].都市快軌交通,2012(1):98-100.

　　【2】JGJ16—2008民用建筑電氣設計規范[S].【3】張洪陵.淺談地鐵低壓配電自投自復功能的設置[J].電氣化鐵道,2011(3):42-45.

　　【4】劉亞靜.淺談分勵脫扣器在切非消防負荷中的應用[J].硅谷,2011(14):132-133.

　　【5】何晶.地鐵消防聯動切非方案芻議[J].電氣技術,2010(11):77-78.