區間跟隨所配電變壓器電磁鎖電源方案研究

李 超

（中鐵第六勘察設計院集團有限公司電氣化設計院分公司，天津 300250）

0 引 言

地鐵較長的區間內一般設置區間跟隨所，區間跟隨所內設置配電變壓器和400 V開關柜。配電變壓器溫控器需要二次電源，目前各廠家的溫控器既可采用AC220 V電源，也可采用DC220 V或DC110 V電源。配電變壓器電磁鎖的閉鎖回路由溫控器供電，雖然溫控器可采用AC220 V電源，但如果將配電變壓器電磁鎖的閉鎖回路、報警回路及跳閘回路設置在同一根二次控制電纜內，交流電產生的交變磁場會對報警回路和跳閘回路產生電磁干擾，進而引起回路誤動作。本文分析了該工況，并提出了解決方案，為今后區間跟隨所配電變壓器電磁鎖電源方案設置提供參考。

1 區間跟隨所配電變壓器電磁鎖電源問題分析

地鐵變電所設備內的監控單元和二次回路都需要二次電源進行供電。變電所設備的二次電源由變電所控制室內的交直流屏提供，車站變電所的配電變壓器從直流屏引入直流電源。但由于區間跟隨所距離車站較遠，一般距離為1 000～1 500 m，所以區間跟隨所內配電變壓器的二次電源既可由相鄰車站直流屏提供，也可由就近區間跟隨所內的400 V開關柜提供。本文以廣州地區為例，分析了區間跟隨所配電變壓器的二次電源。

廣州地區區間跟隨所配電變壓器的二次電源采用就近從400 V開關柜取電的方案。此方案雖然節省了二次電源電纜費用或跟隨所內交直流屏費用（全國其他地區方案），降低了建設和施工成本，但是區間跟隨所400 V開關柜無直流電源，只能為配電變壓器溫控器提供AC220 V不間斷電源。

配電變壓器與中壓饋線柜之間連接的控制電纜，實現了報警、跳閘及閉鎖等功能，此二次回路接線方案為全國通用做法，以廣州21號線二次接線為例，如表1所示。其中，電纜編號為K-H/ST1S，起點為中壓配電變壓器饋線柜，終點為區間跟隨所1#配電變壓器，電纜型號為WDZA-KYJYP2/23-1 kV-14×2.5。

表1 中壓饋線柜至配電變壓器二次回路接線表

由表1可知，聯接電纜芯號1-3回路為報警回路，聯接電纜芯號4-7回路為跳閘回路。中壓饋線柜側為有源接點，為回路提供DC110 V電源。此電源是由中壓柜直流小母線通過微型斷路器提供，配電變壓器側接線端子為無源接點，不提供電源。聯接電纜芯號8-9回路為配電變壓器電磁鎖閉鎖回路，配電變壓器電磁鎖為有源接點，由溫控器提供電源，中壓柜側接線端子為無源接點，不提供電源。若溫控器采用DC110 V電源，則報警回路、跳閘回路及電磁鎖閉鎖回路均采用直流電源；若溫控器采用AC220 V電源，則報警回路和跳閘回路采用直流電，電磁鎖閉鎖回路采用交流電。同一控制電纜內既存在AC220 V回路，又存在DC110 V回路，違反了《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規范》GB/T 50062-2008中15.4.4“交流回路和直流回路不應共用同一根電纜”的要求[1]。

按照全國通用的設計方案，當區間跟隨所配電變壓器溫控器采用DC110 V電源時，中壓饋線柜至配電變壓器的二次控制電纜回路全部為直流電，不存在問題；當區間跟隨所配電變壓器溫控器采用AC220 V電源時，中壓饋線柜至配電變壓器的二次控制電纜回路出現交流電回路和直流電回路共存的情況，與規范要求沖突。交流電回路會對直流電回路產生電磁干擾，容引起直流回路中報警回路和跳閘回路的誤動作。電磁鎖為交流電回路，需對電磁鎖電源方案進行調整。

2 解決方案

本文以具有18座區間跟隨所的廣州21號線為例進行分析。

2.1 增加二次電源電纜或二次控制電纜

2.1.1 增加直流二次電源電纜

區間跟隨所配電變壓器溫控器內的電磁鎖是有源接點，由溫控器提供AC220 V電源。為解決電磁鎖閉鎖回路的交流電源問題，從車站變電所直流屏引出1路回饋線至區間跟隨所配電變壓器溫控器，為其提供直流電源。

18座區間跟隨所設置18根WDZA-YJY23-1 kV-3×6二次電源電纜，所需電纜總長度為28 648 m，電纜單價按照20元/m計算，最終費用為28 648×20=572 960元。

2.1.2 增加二次控制電纜

分開設置報警回路、跳閘回路及電磁鎖閉鎖回路，即報警回路和跳閘回路設置在1根控制電纜內，電磁鎖閉鎖回路專門設置在另外1根控制電纜內，避免了電磁鎖閉鎖回路的交流電對報警回路和跳閘回路產生電磁干擾。同一根控制電纜內二次回路同時存在交流電和直流電，即使控制電纜具有銅帶屏蔽層，也無法對屏蔽層內部的電磁干擾進行屏蔽。若將交流電和直流電分別設置在2根控制電纜內，控制電纜的銅帶屏蔽層可屏蔽電纜外部的電磁干擾。

18座區間跟隨所設置36根WDZA-KYJYP2/23-1 kV-5×2.5二次控制電纜（每臺配電變壓器都需單獨設置1根控制電纜），從中壓饋線柜接至區間跟隨所配電變壓器。所需電纜總長度為57 296 m，電纜單價按照17.5元/m計算，最終費用為57 296×17.5=1 002 680元。

2.2 配電變壓器增加電源轉換模塊

在配電變壓器柜體內設置1個AC220 V/DC110 V電源轉換模塊，將400 V開關柜提供的交流電轉換成直流電，為配電變壓器的溫控器供電。

18座區間跟隨所設置36臺配電變壓器，每臺配電變壓器配置1個AC220 V/DC110 V電源轉換模塊，電源轉換模塊單價按照1 200元/個計算，最終費用為36×1 200=432 00元。

2.3 調整配電變壓器電磁鎖電源點

配電變壓器電磁鎖通過二次控制電纜、中壓饋線柜內斷路器及接地開關輔助接點構成閉鎖回路，如圖1所示。

圖1 溫控器提供二次電源的電磁鎖閉鎖回路接線圖

由圖1可知，配電變壓器電磁鎖為有源接點，左側連接配電變壓器溫控器AC220 V電源的接線端子，右側連接中壓饋線柜。

由于中壓開關柜既設置AC220 V二次電源，又設置DC110 V二次電源。若由中壓開關柜從直流小母線單獨引1個回路為電磁鎖閉鎖回路提供DC110 V直流電源，將中壓饋線柜內的輔助接點由無源接點改為有源接點，不再由溫控器為電磁鎖回路供電，將配電變壓器電磁鎖回路末端短接，不再接至溫控器電源接線端子，將配電變壓器電磁鎖由有源接點改為無源接點，則可在不調整二次控制電纜的情況下將電磁鎖閉鎖回路由原來的ACA220 V電源改為DC110 V電源。該方案需在中壓配電變壓器饋線柜內增加1個MCB微型斷路器，如圖2所示。

在區間跟隨所的36個中壓饋線柜內各增加1個MCB微型斷路器，微型斷路器單價按照365元/個計算，最終費用為36×365=13 140元。

2.4 方案比較

經分析和計算，各方案的優缺點和費用，如表2所示。

由表2可知，調整配電變壓器電磁鎖電源點方案的投入成本最低，后期運營維護工作量最小，且微型斷路器的穩定性較高，為最優方案。

圖2 中壓開關柜提供二次電源的電磁鎖閉鎖回路接線圖

表2 方案對比表

3 結 論

區間跟隨所配電變壓器溫控器采用AC220 V不間斷電源，配電變壓器電磁鎖不再設置為有源接點，而是將中壓饋線柜側的輔助接點設置為有源接點，由中壓開關柜直流小母線為電磁鎖閉鎖回路提供直流電源，從根本上解決了電磁鎖閉鎖回路對同一根控制電纜內的報警回路和跳閘回路產生電磁干擾的問題。

相較于其他方案，本文推薦的方案投入成本最低，運營維護工作量最小，安全可靠性高，為今后區間跟隨所配電變壓器電磁鎖電源方案設置提供指導。