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浅谈地铁低压开关柜逻辑控制功能及母联开关异常合闸情况分析

发表时间：2020/5/9 来源：《电力设备》2020年第2期作者：杨浩浩

[导读] 摘要：通过西安地铁西咸车辆段运用库0.4kV开关柜逻辑控制功能进行介绍，并对母联备自投异常合闸的情况进行分析，提出日常检修维护中的注意事项及故障处理方法，从而提前发现设备故障，保障设备的安全可靠运行。

        (西安市轨道交通集团有限公司运营分公司陕西西安 710000)
        摘要：通过西安地铁西咸车辆段运用库0.4kV开关柜逻辑控制功能进行介绍，并对母联备自投异常合闸的情况进行分析，提出日常检修维护中的注意事项及故障处理方法，从而提前发现设备故障，保障设备的安全可靠运行。
        关键词：低压开关柜；母联备自投；进线开关；母联开关；三级负荷总开关
        0前言
        城市轨道交通供电系统中，低压开关柜承担电能分配的重要功能，设置两路电源并列运行，分别由1#进线断路器（801）、2#进线断路器（802）、母联断路器（803）、1段三级负荷总开关（901）、2段三级负荷总开关（902）及馈线抽屉开关组成。当出现异常情况时，直接影响动力照明系统的正常工作。本文通过对低压开关柜逻辑控制功能及母联开关异常合闸情况进行分析，提出预防措施，保障供电系统可靠运行。
        1逻辑控制功能介绍
        母联备自投是低压供配电系统中重要的保护功能。低压系统设置相同容量的两台变压器并列运行,两台变压器互为备用。下级设母线联络断路器，当35kV电源失电后,自动跳开低压进线开关，母联开关自投合闸，完成低压配供电系统两路供电。
        (1)正常运行方式：正常状态下，进线开关801、802均为合闸状态，母联开关803处于分闸状态，I段三级负荷总开关901，II段三级负荷总开关902为合闸状态。断路器801、802与803实施“3合2”功能，即两个进线（801、802）与母联（803）在任何情况下，只能有两个开关同时合闸。母联自动投入条件为801或802失压延时跳闸、过流闭锁。
        (2)当进线（801或802）回路发生失压或电压低于70％，且持续时间超过5s时，801或802分闸，延时3s后，901、902分闸，再延时0.5s后，803合闸；
        (3)当进线（801或802）回路电压恢复或高于85％，803分闸，延时1s后，803分闸，801或802合闸，901、902不会自动合闸；
        2故障概况
        2019年07月02日22时12分，西安地铁一号线西咸车辆段运用库跟随所803F2母联开关位置合闸。专业人员退出803F2备自投功能，将803F2开关分闸，将803F2开关摇至隔离位。
        3原因分析
        （1）造成803F2开关合闸的原因
        ①经机械按钮合闸回路故障；
        ②开关机械机构回路故障；
        ③合闸控制回路故障。
        （2）排查过程
        ①排查开关机械按钮合闸回路
        检查803F2开关机械按钮，外观无破损，周边无阻碍物。对机械按钮进行手动操作，无卡滞、回弹不足情况。开关能正常进行分合，排除机械按钮故障可能。
        ②排查开关机械机构回路
        手动对803F2开关机构进行多次分合闸，分合闸过程流利无卡滞，拆除面板查看内部机械机构无断裂，变形情况，各转动部位润滑足够，拆卸查看合闸线圈状态良好，排除械机构故障可能。
        ③排查合闸控制回路
        查看803F2分合闸回路图纸，803F2开关合闸须1QF或2QF处于分位并无故障信号，1KA节点闭合，三级负荷4QF、5QF处于分位使控制回路导通YC合闸线圈得电，开关合闸。
        ④模拟803F2自动合闸
        先对901F2、902F2、801F2就地电动分闸，然后对803F2就地电动合闸，发现合闸时电气回路无法正常合闸，依照803F2分合闸回路图纸（如图）进行排查，使用万用表测量发现5QF端子辅助节点X20的22号端子无正电。遂查看902F2开关，发现902F2输出端子排有接线松脱悬空情况，晃动此脱落接线至端子排得110V正电，发现803F2开关自动合闸，与此前故障现象一致。

        经查看此脱落接线为803F2、902F2闭锁回路二次接线，误触碰此接线至端子排后造成短路致使803F2开关合闸回路接通开关合闸。此次故障原因为902F2开关与803F2开关相连的闭锁信号线松脱悬空，受到震动时，闭锁信号线虚接至902F2开关端子排X10.2的15号端子，使803F2开关合闸回路X20的22号端子产生110V正电，越过闭锁回路，自动合闸。确定故障原因后对照图纸对脱落二次接线核查恢复后，对803F2进行电气分合闸测试，开关正常。

        （3）故障原因
        排查发现，902F2开关至803F2开关闭锁信号线松脱，查看该松脱接线电缆下方线槽盖板已出现脱落现象，并且该电缆受力紧绷，造成盖板变形，有拖拽痕迹，经与一号线二期场段改扩建工程施工单位共同确认，西咸车辆段运用库跟随所内新敷设电缆路径与该松脱电缆路径有交叉且路径重合，因此判断故障原因为施工单位在西咸运用库跟随所敷设新电缆过程中，致使相邻设备柜内902F2开关控制电缆受到拖拽，902F2开关与803F2开关相连的闭锁信号线松脱悬空，受到震动时，闭锁信号线虚接至902F2开关端子排X10.2的15号端子，使803F2开关合闸回路X20的22号端子产生110V正电，越过闭锁回路，自动合闸。
        4措施及建议
        （1）设备日常维护中，送电前对低压开关柜备自投及分合闸功能进行测试，确保母联开关动作正常。
        （2）低压开关柜设备日常维护中，重点检查二次回路各元器件及接线状态，对二次接线进行逐一检查，使用螺丝批对二次端子进行紧固，确保二次回路各部分状态良好。
        （3）低压开关柜施工前做好安全预想，做好施工过程卡控，督促施工单位规范施工管理，在做好对既有设备的保护的前提下，保证新增设备质量，严格盯控，杜绝野蛮施工，作业结束后除对当天施工设备进行检查，也对相邻设备进行检查，并进行功能测试，确保低压系统安全可靠运行。
        （4）组织对施工单位作业人员开展一次安全文明施工培训，就安全操作规程、作业标准化流程进行集中学习，并通过考试检验培训效果，让每一位施工人员从中得到教育，避免出现此类问题。
        5结束语
        低压开关柜作为地铁供电系统的重要组成部分，起着分配和转换电能的功能，低压开关柜的可靠运行，直接关系着地铁车站动力照明正常供电，一旦出现故障，可能导致整个车站无法运转，严重影响客运服务。此外，如母联开关逻辑控制功能异常，出现误合闸的情况，可能造成环流，严重时烧毁变压器等重要供电设备，因此日常检修中，检修人员要将设备功能性验证及二次回路作为重点，纳入检修范围，防止此类事件发生。
        参考文献:
        [1]赵慧峰、石利宏、梁凤珍.变电所低压母联备自投原理及运用
        [2]厦门ABB . 低压空气断路器安装、使用和保养说明书