区间跟随所配电变压器电磁锁电源方案研究

李 超

（中铁第六勘察设计院集团有限公司电气化设计院分公司，天津 300250）

0 引 言

地铁较长的区间内一般设置区间跟随所，区间跟随所内设置配电变压器和400 V开关柜。配电变压器温控器需要二次电源，目前各厂家的温控器既可采用AC220 V电源，也可采用DC220 V或DC110 V电源。配电变压器电磁锁的闭锁回路由温控器供电，虽然温控器可采用AC220 V电源，但如果将配电变压器电磁锁的闭锁回路、报警回路及跳闸回路设置在同一根二次控制电缆内，交流电产生的交变磁场会对报警回路和跳闸回路产生电磁干扰，进而引起回路误动作。本文分析了该工况，并提出了解决方案，为今后区间跟随所配电变压器电磁锁电源方案设置提供参考。

1 区间跟随所配电变压器电磁锁电源问题分析

地铁变电所设备内的监控单元和二次回路都需要二次电源进行供电。变电所设备的二次电源由变电所控制室内的交直流屏提供，车站变电所的配电变压器从直流屏引入直流电源。但由于区间跟随所距离车站较远，一般距离为1 000～1 500 m，所以区间跟随所内配电变压器的二次电源既可由相邻车站直流屏提供，也可由就近区间跟随所内的400 V开关柜提供。本文以广州地区为例，分析了区间跟随所配电变压器的二次电源。

广州地区区间跟随所配电变压器的二次电源采用就近从400 V开关柜取电的方案。此方案虽然节省了二次电源电缆费用或跟随所内交直流屏费用（全国其他地区方案），降低了建设和施工成本，但是区间跟随所400 V开关柜无直流电源，只能为配电变压器温控器提供AC220 V不间断电源。

配电变压器与中压馈线柜之间连接的控制电缆，实现了报警、跳闸及闭锁等功能，此二次回路接线方案为全国通用做法，以广州21号线二次接线为例，如表1所示。其中，电缆编号为K-H/ST1S，起点为中压配电变压器馈线柜，终点为区间跟随所1#配电变压器，电缆型号为WDZA-KYJYP2/23-1 kV-14×2.5。

表1 中压馈线柜至配电变压器二次回路接线表

由表1可知，联接电缆芯号1-3回路为报警回路，联接电缆芯号4-7回路为跳闸回路。中压馈线柜侧为有源接点，为回路提供DC110 V电源。此电源是由中压柜直流小母线通过微型断路器提供，配电变压器侧接线端子为无源接点，不提供电源。联接电缆芯号8-9回路为配电变压器电磁锁闭锁回路，配电变压器电磁锁为有源接点，由温控器提供电源，中压柜侧接线端子为无源接点，不提供电源。若温控器采用DC110 V电源，则报警回路、跳闸回路及电磁锁闭锁回路均采用直流电源；若温控器采用AC220 V电源，则报警回路和跳闸回路采用直流电，电磁锁闭锁回路采用交流电。同一控制电缆内既存在AC220 V回路，又存在DC110 V回路，违反了《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB/T 50062-2008中15.4.4“交流回路和直流回路不应共用同一根电缆”的要求[1]。

按照全国通用的设计方案，当区间跟随所配电变压器温控器采用DC110 V电源时，中压馈线柜至配电变压器的二次控制电缆回路全部为直流电，不存在问题；当区间跟随所配电变压器温控器采用AC220 V电源时，中压馈线柜至配电变压器的二次控制电缆回路出现交流电回路和直流电回路共存的情况，与规范要求冲突。交流电回路会对直流电回路产生电磁干扰，容引起直流回路中报警回路和跳闸回路的误动作。电磁锁为交流电回路，需对电磁锁电源方案进行调整。

2 解决方案

本文以具有18座区间跟随所的广州21号线为例进行分析。

2.1 增加二次电源电缆或二次控制电缆

2.1.1 增加直流二次电源电缆

区间跟随所配电变压器温控器内的电磁锁是有源接点，由温控器提供AC220 V电源。为解决电磁锁闭锁回路的交流电源问题，从车站变电所直流屏引出1路回馈线至区间跟随所配电变压器温控器，为其提供直流电源。

18座区间跟随所设置18根WDZA-YJY23-1 kV-3×6二次电源电缆，所需电缆总长度为28 648 m，电缆单价按照20元/m计算，最终费用为28 648×20=572 960元。

2.1.2 增加二次控制电缆

分开设置报警回路、跳闸回路及电磁锁闭锁回路，即报警回路和跳闸回路设置在1根控制电缆内，电磁锁闭锁回路专门设置在另外1根控制电缆内，避免了电磁锁闭锁回路的交流电对报警回路和跳闸回路产生电磁干扰。同一根控制电缆内二次回路同时存在交流电和直流电，即使控制电缆具有铜带屏蔽层，也无法对屏蔽层内部的电磁干扰进行屏蔽。若将交流电和直流电分别设置在2根控制电缆内，控制电缆的铜带屏蔽层可屏蔽电缆外部的电磁干扰。

18座区间跟随所设置36根WDZA-KYJYP2/23-1 kV-5×2.5二次控制电缆（每台配电变压器都需单独设置1根控制电缆），从中压馈线柜接至区间跟随所配电变压器。所需电缆总长度为57 296 m，电缆单价按照17.5元/m计算，最终费用为57 296×17.5=1 002 680元。

2.2 配电变压器增加电源转换模块

在配电变压器柜体内设置1个AC220 V/DC110 V电源转换模块，将400 V开关柜提供的交流电转换成直流电，为配电变压器的温控器供电。

18座区间跟随所设置36台配电变压器，每台配电变压器配置1个AC220 V/DC110 V电源转换模块，电源转换模块单价按照1 200元/个计算，最终费用为36×1 200=432 00元。

2.3 调整配电变压器电磁锁电源点

配电变压器电磁锁通过二次控制电缆、中压馈线柜内断路器及接地开关辅助接点构成闭锁回路，如图1所示。

图1 温控器提供二次电源的电磁锁闭锁回路接线图

由图1可知，配电变压器电磁锁为有源接点，左侧连接配电变压器温控器AC220 V电源的接线端子，右侧连接中压馈线柜。

由于中压开关柜既设置AC220 V二次电源，又设置DC110 V二次电源。若由中压开关柜从直流小母线单独引1个回路为电磁锁闭锁回路提供DC110 V直流电源，将中压馈线柜内的辅助接点由无源接点改为有源接点，不再由温控器为电磁锁回路供电，将配电变压器电磁锁回路末端短接，不再接至温控器电源接线端子，将配电变压器电磁锁由有源接点改为无源接点，则可在不调整二次控制电缆的情况下将电磁锁闭锁回路由原来的ACA220 V电源改为DC110 V电源。该方案需在中压配电变压器馈线柜内增加1个MCB微型断路器，如图2所示。

在区间跟随所的36个中压馈线柜内各增加1个MCB微型断路器，微型断路器单价按照365元/个计算，最终费用为36×365=13 140元。

2.4 方案比较

经分析和计算，各方案的优缺点和费用，如表2所示。

由表2可知，调整配电变压器电磁锁电源点方案的投入成本最低，后期运营维护工作量最小，且微型断路器的稳定性较高，为最优方案。

图2 中压开关柜提供二次电源的电磁锁闭锁回路接线图

表2 方案对比表

3 结 论

区间跟随所配电变压器温控器采用AC220 V不间断电源，配电变压器电磁锁不再设置为有源接点，而是将中压馈线柜侧的辅助接点设置为有源接点，由中压开关柜直流小母线为电磁锁闭锁回路提供直流电源，从根本上解决了电磁锁闭锁回路对同一根控制电缆内的报警回路和跳闸回路产生电磁干扰的问题。

相较于其他方案，本文推荐的方案投入成本最低，运营维护工作量最小，安全可靠性高，为今后区间跟随所配电变压器电磁锁电源方案设置提供指导。