1 前言

　　城市軌道交通供電系統主要由電力網供電系統 (一般稱中壓環網系統)、牽引供電系統和動力照明 供電系統構成。城市軌道交通供電屬于一級供電負載，一旦中 斷，將影響城市軌道交通的環控和照明系統等的運 行。引起城市軌道交通和整個城市交通系統的混亂， 造成很大的社會影響。因此建設一個可靠的城市軌 道交通供電系統，對城市軌道交通有著極其重要的 意義。為此，城市軌道交通供電系統采取了許多措施 來確保城市軌道交通供電系統的可靠性。其中，變壓 器并聯運行是提高供電可靠性的主要措施之一。城 市軌道交通供電系統中，有許多處在并聯運行狀態 的變壓器。本文對以上幾個系統的變壓器加以分析 和研究，提出解決的方案和措施。

　　2.2 變壓器運行方式

　　正常運行方式下，各主變電所的兩臺主變壓器 分別運行并承擔各自供電分區內的供電負載。環網 開關打開，各設備處于最佳運行狀態，供電系統網絡 壓損最小，損耗最少。 故障運行有以下兩種方式：

　　(1)當任一主變電所的一臺主變壓器或對應的 進線電源故障時，切除故障設備和該主變電所正常 供電范圍內的三級負載，合上主變電所的 35kV母 聯斷路器，由另一臺主變壓器向該主變電所供電范 圍內的一、二級負載供電或者通過調度的倒閘作 業，實現三座主變電所剩余的 7臺變壓器向全線的 所有負載供電。當一座主變電所解列退出運行時。 切除三級負載，由其他兩座主變電所向全線用電負 載供電。

　　(2)當車站的降壓變電所或牽引降壓混合變電 所的進線電源故障時 ，切除該故障電源 ，自動合上 該所的母聯斷路器，恢復正常供電。主變電所輸出的35kV雙 路輸電線路向沿線牽引變電所做雙邊或單邊供電; 輸出的 lOkV雙路輸電線路向沿線降壓變電所做單 邊供電或雙 T形供電。主變電所輸出的 35kV 雙路輸電線路向沿線牽引、降壓混合變電所做雙邊 或單邊供電。 以上兩種方式中的主變壓器都采取并聯運行 方式。特別是當某一電源進線出現故障時，兩臺變 壓器是標準的并聯運行方式。本文中對圖3所示接 線方式進行分析。

　　2.3 運行分析

　　以一臺三相油浸 自然油循環風冷有載調壓變 壓器為例進行分析�；�本參數如下。 ④變壓器額定容量：31 500kVA。 ②變壓器相數：3相。 ③額定頻率：50Hz。 ④變壓器額定線電壓和分接范圍：一次額定線 電壓：1 10~8x1.25%V;二次額定線電壓 35kV。 ⑤變壓器聯結組：YNyn0或 YNdl 1。 ⑥變壓器冷卻方式：風冷。 ⑦一次側設備最高電壓：126kV，二次側設備最 高電壓：36kV。 ⑧安裝地點：戶內或戶外。 ⑨阻抗電壓：l0.5%。 ⑩調壓方式：有載調壓。 由于一次側的母線正常時是斷開的，只有出現 故障時，才閉合上。盡管選擇的兩臺變壓器參數一 致，但每臺變壓器的電壓不一定相等，因此二次側 對應繞組之間仍然會出現輸出電壓值不相同的情 況，而且由于二次側采用中性點小電阻接地運行方 式(本例是中性點直接接地)，所以在并聯的二次繞 組之間難免出現循環電流。下面分析一下最壞的情況。

　　按照國家標準 GB12325—1990的規定，35kV及 以上供電電壓的正負偏差的絕對值之和，不應超過 額定電壓的 10%，也就是±5%。那么可以設定在最壞 的情況下，即一臺的一次電壓為+5%，而另一臺一次 電壓為一5%，分析二次側對應繞組之間的循環電流。 1號變壓器輸入電壓為 110+110~5%=115.5kV; 而 2號變壓器輸入電壓為 110—110~5%=104.5kV， 那么循環電流為：1號和2號變壓器二次側的線電壓、1號和 2號變壓器二次側的額定 二次線電流，1號和 2號變壓器的短路阻 90A 此電流從 1號變壓器流向2號變壓器，即在最 壞的情況下，它們之間的循環電流是很大的，因此必 須加以解決，否則會產生許多問題。一般情況下 1號 和 2號變壓器的負載為 50%左右。那么在這個負載 下，產生的循環電流為：±( + 8.63-31.67)×( =240A 其中，A= 1~519.62=259.81A，即使負載只有 二 一半，產生的循環電流也很大。

　　由于循環電流的存在，盡管 1號和 2號變壓器 的參數一樣 、負載一樣 ，但由于電流的方向性，會使 其中的一臺變壓器可能滿負載甚至超負載，而另一 臺變壓器負載則不足。 因此建議采用中性點消弧線圈接地方式，不但 可以減少循環電流的大小，同時也有利于減小短路 事故引起的容性電流的數值，有利于熄弧。此外也建 議安裝有載調壓設備，以進一步減少循環電流的數 值。另外，如果有載調壓不及時，還會造成負載的不 均衡和計量的不準確以及損耗的加大和功率因數的 降低。特別是在空載的時候，由于循環電流的存在， 有時還會引起保護誤動作，為此必須采取相應的措施。對于軌道交通中壓環網供電系統變壓器，一次 側一般采用 l7擋有載調壓 ，為的是提高調壓的精度。

　　2.4 建議

　　由于城市軌道交通負載的特殊性，建議采取自 動調壓系統。根據變壓器運行情況可自動調節有載 調壓開關，使變壓器二次側電壓始終保持在合格范 圍內，為經濟運行 、延長設備使用壽命以及電網調 度 自動化創造條件。目前，自動調壓系統可靠性和 控制水平都是比較高的。一般具有防止電氣元件故 障而引起的連續調節一擋以上(滑擋)的措施 ，確保 一次調節指令只調節開關一擋，免除了對調壓開關 滑擋的后顧之憂。二是當變壓器發生故障時，控制 器能閉鎖輸出，保證主設備在非正常狀態時不動 作，以免擴大故障。此外 自動調壓系統還具有自動 報警功能，能在連動或拒動時發出聲光報警，以便 及時處理。

　　4.3 初期、近期和遠期運行模式

　　整流變壓器的損耗由空載損耗和負載損耗構 成，在初期，牽引負載較小，單臺整流機組即可滿足 運行要求，雖然單臺整流機組運行時，諧波含量增 大，但由于負載小，產生的諧波也較小 ，仍能滿足國 標的要求。另外，對于取消平衡電抗器的整流機組， 當整流機組的負載低于 30%時，整流器將工作在推 挽狀態，使整流機組效率降低，交直流側諧波稍有增 加，變壓器二次側 5次諧波和 7次諧波電流增加。由 于初期負載較小，如采用整流機組并聯運行方式，整 流機組的負載大部分時間都將低于30%，整流器基 本工作在推挽狀態，初期采用單臺整流機組運行，整 流機組的負載將遠高于30%，不會出現此現象;在經濟上，由于整流變壓器負載小，空載損耗占較大比 重，單臺整流機組運行將比兩臺整流機組并聯運行 經濟，根據初步估算，單臺整流機組運行時的損耗只 是兩臺整流機組并聯運行損耗的60%。按此推算， 初期如采用單臺整流機組運行，將比采用兩臺整流 機組并聯運行節省運營費用。 由于近期和遠期負載相差不大，不宜采用單臺 整流機組運行的方式，以免整流機組在正常情況下 過負載運行，且電能損耗與兩臺整流機組并聯運行 時基本相當，因此按兩臺整流機組并聯運行考慮為 佳。