变电所：现代有轨电车供电系统简要介绍

（1）变电所主接线及运行方式 沈阳市浑南新区现代有轨电车一期工程正线设置牵引变电所36座，新城车辆段设置牵引降压混合变电所1座、跟随降压变电所1座，控制中心设置降压变电所1座，沈抚新城停车场设置牵引降压混合变电所1座。其中11座电源开闭所与混合变电所合建。

牵引降压混合变电所、跟随式降压变电所进线电源电压为10kV交流电源，牵引供电系统电压为直流750V，动力照明系统电压为交流220V/380V。

1）主接线。

10kV主接线：

主接线的确定与变电所设备运行的安全性、可靠性和经济性密切相关，并且对配电设备布置、设备选择、继电保护的设置和控制方式也有较大影响。

图4-2所示为变电所主接线图。

开闭所：

开闭所10kV侧采用单母线接线方式，每座变电所设置有10kV母线，自城网引入1路电源，向本供电分区内的负荷供电。

图4-2 变电所主接线图

每段母线设置一组电压互感器（PT）和避雷器，用于母线电压的测量以及过电压保护。

牵引变电所：

牵引变电所10kV侧采用单母线接线方式。项目初期每座牵引变电所设置一套12脉波牵引整流机组和一台10kV/0.4kV配电变压器。

牵引降压混合变电所：

车辆段牵引降压混合变电所采用单母线分段接线方式，不设置母线分段开关。

项目初期每座混合变电所设置一套12脉波牵引整流机组。两段母线各设置一台10kV/0.4kV配电变压器。停车场牵引降压混合变电所采用单母线接线方式，母线设置一组电压互感器（PT）和避雷器，用于母线电压电流的测量以及过电压保护。

跟随式降压变电所：

在新城车辆段设置跟随式降压变电所。每座跟随式降压变电所设置两台变压器，两台变压器分列运行。

750V主接线：

直流750V主接线为单母线系统，进线采用直流断路器。设置两路直流馈线断路器，分别向牵引变电所的两侧线路供电，同侧牵引网上下行并联馈电。牵引整流机组负极设置一路隔离开关与整流器相连，两侧馈出线之间设置纵向电动隔离开关，走行轨与直流负母线直接通过电缆连接。

线路末端牵引变电所在牵引整流机组与牵引网之间设置1路直流断路器。

0.4kV主接线：

正线牵引变电所0.4kV低压侧为单母线。设置一台配电变压器。

车辆段、停车场、奥体中心与控制中心为单母线分段接线型式，设置两台配电变压器。

2）运行方式。

牵引变电所运行方式：

双边供电运行方式。牵引变电所正常运行方式下为双边供电。除线路末端变电所外，当一座牵引变电所一路直流馈出开关退出运行时，闭合纵向隔离开关，牵引供电系统继续运行在双边供电方式下。

大双边供电运行方式。除线路末端变电所外，任意一座牵引变电所故障退出运行时，由相邻两座牵引变电所构成大双边供电，从而满足高峰小时用电负荷。

单边供电运行方式。车辆段供电采用单边供电，满足车辆段牵引负荷日常需求。在正线与车辆段绝缘节处设置电动隔离开关，当车辆段牵引整流机组所在母线退出运行时，闭合电动隔离开关，正线牵引网向车辆段供电，满足车辆段运营需求。

牵引整流机组运行方式：

全线每座混合变电所与牵引变电所均设置一套牵引整流机组。本阶段满足近期大双边运行方式下高峰小时供电负荷及正常运行方式下国家标准对谐波含量的要求。

正线每座牵引变电所设置2套牵引整流机组，在平日采用单机组运行方式。满足平日大双边运行方式下高峰小时供电负荷及国家标准对谐波含量的要求。

400V运行方式：

正常运行方式下，正线牵引变电所一台10kV/0.4kV配电变压器负责向供电范围内的全部负荷供电。

一路电源退出运行时，正线变电所内当一台10kV/0.4kV配电变压器退出运行时，变电所所用电与通信、道岔电源由蓄电池继续向其提供电源。

车辆段、停车场、枢纽及控制中心变电所当一路0.4kV进线电源退出运行时，断开0.4kV进线开关，根据负荷情况系统会自动或手动切除三级负荷，母线分段断路器合闸，由另一路电源承担本所的一、二级动力照明负荷。

当进线电源恢复时，断开母线分段断路器，闭合进线断路器，恢复正常供电方式。

（2）变电所自用电 变电所自用电由所内交直流屏提供。

1）交直流屏的功能及组成。在正线变电所控制室内设交直流屏，其一路电源来自本所的段400V母线。

交直流屏的主要功能有两个，一是给变电所设备提供直流操作电源和控制电源。二是给综控屏、变电所照明等提供交流电源。

交直流屏的相关数据、信号均可以通过设备自带的监控单元与变电所综合自动化系统连接，将数据、信号送至控制中心。

交直流屏分设交流系统和直流系统。

2）交流系统。交流侧由变电所低压开关柜引入一路三相交流400V输入电源。

正常供电时，交流系统为全所的经常性交流负荷提供电源，如综控屏、变压器温控器等负荷。并作为电动隔离开关等的补充操作电源。

3）直流系统。直流系统主要提供操作电源。

直流系统由交流配电单元、智能高频开关充电装置、直流母线、蓄电池组、直流母线自动（手动）调压装置、绝缘监察装置以及微机监控器等设备组成。

直流母线采用单母线的技术形式。正常供电时，蓄电池组充电完成后进入浮充电状态。

设备的操作电源根据实际需要可以采用直流操作或者交流操作电源。沈阳浑南新区现代有轨电车10kV系统设备、750V系统设备和400V低压配电系统设备采用直流操作电源，直流操作电源为220V。

4）直流屏蓄电池组容量。蓄电池采用阀控式铅酸免维护蓄电池，蓄电池容量应保证所内经常性负荷，2h应急负荷放电容量及应急放电末期最大冲击负荷容量的要求。

变电所蓄电池容量为40Ah。开闭所、牵引降压混合变电所蓄电池容量为60Ah。

（3）保护、联锁、控制和测量 有轨电车供电系统控制单元的任务就是保证行车安全、协调电车运行、提高运输效率。联锁系统是控制单元保证电车行车安全的核心设备。

1）10kV变压器馈线保护、联锁及控制。表4-6列出了10kV变压器馈线保护配置。

表4-6 10kV变压器馈线保护配置(www.xing528.com)

牵引变压器馈线断路器与相应接地开关之间，配电变压器馈线负荷开关与相应接地开关之间设有联锁，联锁控制方式如下。

馈线断路器或负荷开关在合闸位置时，接地开关不能进行合闸操作。

只有当馈线断路器或负荷开关在断开状态时，接地开关才能进行合闸操作。

接地开关在合闸位置时，断路器或负荷开关不能进行合闸操作。

2）750V系统保护、联锁及控制。

保护配置：

表4-7中所列为750V变压器保护配置。

表4-7 750V变压器保护配置

联锁与控制：

①进线断路器：

负极隔离开关电磁锁解锁、框架泄漏保护动作、相应交流机组10kV馈线开关动作时，联跳并闭锁正极进线断路器。

断路器出现闭锁信号后，确认故障已消失的条件下，可就地按面板前复位按钮对装置进行复位。

②馈线断路器：

框架保护动作、断路器本体动作跳闸并闭锁断路器。

电量（过负荷、增量）保护动作跳闸并闭锁断路器。

断路器出现闭锁信号后，确认故障已消失的条件下，可就地按面板前复位按钮对装置进行复位。

③负极柜内电动隔离开关：

正极直流断路器处于分位时，负极隔离开关才能操作。

框架泄漏保护（电流与电压元件）安装在负极柜，电流元件保护动作后跳闸并闭锁本所所有直流断路器与10kV机组开关，电压元件不动作跳闸只报警。

电流元件动作。现场复位电流继电器，之后按下负极柜上复位按钮，然后就地或远方复位所有馈线柜。

电压元件动作。如故障信号已消失，现场按下负极柜上复位按钮，然后就地或远方复位所有馈线柜。

相应的直流馈线断路器处于分闸位置、接触网上网隔离开关才能分合闸操作。

3）400V系统保护、联锁及控制。

保护配置：

表4-8列出了400V变压器保护配置。

表4-8 400V变压器保护配置

联锁与控制：

低压400V系统的控制操作模式与运营关系密切，是运营过程中经常需要进行的操作和控制，对于其工作模式在设备招标阶段与建管、运营等相关单位沟通后最终确定。

（4）接地与过电压 在有轨电车电网系统正常运行中，系统接地和牵引供电的过电压保护措施是其十分重要的部分。

1）接地方案。正线混合变电所接地方案包括水平接地体和垂直接地体两种，变电所独立设置时接地电阻不大于4Ω，当变电所与弱电系统共用接地系统时，其接地电阻不大于1Ω。综合接地网设5处接地引出线，其中2处接变电所弱电接地母排，2处引出线接变电所强电接地母排，另外1处预留备用。变电所接地母线设在电缆夹层内，供电气设备工作接地、保护接地及电力监控系统屏蔽接地。

综合接地系统的设计充分考虑进入接地系统的接地故障电流的影响，接地系统承受接地故障电流的冲击范围。在高压供电设备发生故障接地时，接地故障电压必须不能对低压电气设备造成危害。

接触电位及跨步电压满足规范要求。

2）系统限制过电压措施。限制开关操作过电压主要指10kV变压器馈线断路器，10kV变压器馈线断路器的限制过电压措施，根据不同产品设置方案不一样。

线路断路器采用合资公司供货的产品，10kV真空断路器产生的操作过电压对干式变压器的寿命及其安全性不会产生影响。F级与H级绝缘的干式变压器的耐冲击电压水平也完全可以抗击开关操作过电压，所以干式变压器可以不考虑限制开关操作过电压措施。

如果10kV设备招标时选用了其他品牌的10kV真空断路器，需要在变压器用10kV真空断路器出线下口设置氧化锌避雷器。本次初步设计设置避雷器。

牵引变电所内10kV母线在第一级上网隔离开关柜内设置避雷器。

（5）配电变压器容量选择 本工程正线均为地面线路，根据全线低压负荷类型，配电变压器在容量选择上可包括以下两类。

1）变电所及区间用电负荷。主要包括变电所内照明、区间照明、广告照明、变电所动力负荷及通信、调度设备用电。考虑到正线变电所用电负荷较少，配电变压器容量配置按照一台变压器承担全部负荷的原则设置。

2）车辆段用电负荷。主要包括车辆段内照明负荷、检修动力负荷及日常运营负荷。车辆段内用电负荷按照等级进行分类，配电变压器容量配置满足当一台变压器退出运行时，另一台变压器可以承担全部一、二级负荷的原则进行设置。

正线混合变电所配电变压器容量设置为160kV·A与250kV·A。车辆段配电变压器容量为630kV·A，车辆段跟随变电所配电变压器容量为1000kV·A，停车场配电变压器容量为1000kV·A，枢纽配电变压器容量为630kV·A，控制中心配电变压器容量为500kV·A。

（6）无功功率补偿 本工程正线负荷仅为少量照明、变电所动力负荷，因此本工程考虑在工程实施阶段正线变电所不设置无功功率补偿装置，变电所预留无功功率补偿装置安装位置及条件。

车辆段内低压用电负荷数量较多，在车辆段变电所低压侧设置集中式电容补偿柜。

（7）变电所设备布置图 变电所的设备布置综合考虑了以下几个因素。

1）设备操作通道和维护通道应满足规范相关要求。

2）设备布置充分考虑设备之间的电气联系，工艺走向合理，电缆走向顺畅，运营维护方便。一方面可以节省电缆，另一方面方便了将来的检修维护。

3）电缆敷设通道，混合变电所下设置1.9m净高电缆夹层。

4）操作维护通道。根据规范要求和设备的实际情况考虑操作通道和维护通道。

图4-3所示为牵引变电所设备布置平面图。