金 辉

（广州地铁总公司建设事业总部，广州 510010）

地铁主变电站110kV侧电气主接线是变电所电气设计的首要部分，是构成地铁供电系统的重要环节。主接线的确定对地铁供电系统整体和变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备的选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须正确处理好各方面的关系，全面分析实际工程中有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案。

地铁主变电站容量的主要设计原则为：地铁供电系统一般采用 110/35kV两级电压制的集中供电方式，供电系统容量按远期高峰小时负荷设计。主变电站由电力系统引入两路独立可靠的110kV电源，当任一路电源停电时，由另一路电源供电。主变电站设两台主变压器，当一台主变压器退出运行时，另一台主变压器应能承担本主变电站供电区域内一、二级负荷的供电；当一座主变电站退出运行时（不考虑35kV母线故障），其相邻主变电站应越区供电承担全线一、二级负荷；不考虑一个主变电站解列，同时35kV环网电缆故障的情况。

根据上述原则设计的地铁主变电站，主变电站35kV侧采用单母线分段接线，作为主要的型式，在设计行业中已经形成共识。但是对于110kV侧电气主接线，有环进环出接线、线路-变压器组接线和内桥接线等多种方案。本文就环进环出接线仅作简要介绍，主要对线变组接线和内桥接线两种方案进行分析比较。

1 环进环出接线方案

环进环出接线是引入进线的同时，设置出线，主变电所内主变压器只做为馈线使用。其接线方案如图1。该接线方案中，地铁110kV主变电站并不是终端站。环出线主要供供电局使用。该接线方案虽然能总体降低社会成本，但涉及到的投资、建设、运营等环节，责任不清，不利于运营使用。随着管理体制和电网的总体规划的完善，环进环出接线方案现在已较少采用。

2 线路-变压器组方案

线路-变压器组接线就是线路和变压器直接相连，是一种最简单的接线方式，变电站只有一路进线与一台变压器，而且再无发展的情况下采用线路-变压器组接线。其接线方案如图2。

图1 环进环出接线图

图2 线路-变压器组接线图

选用线路-变压器组的接线时，主变电站高压配电装置只配置2个设备单元，接线简单清晰。在正常运行方式下，两回进线各带一台主变压器，系统接线简单，运行可靠、经济，有利于变电所实现自动化、无人化。线路-变压器组接线的优点是设备少、配电装置占地面积小、投资省、接线简单、操作简便、宜于扩建。设备间相互影响程度低。

线路-变压器组接线的缺点是由于在单回路上只有一回进线和一台变压器，导致线路故障或检修时，变压器停运；变压器故障或检修时，线路停运。故，其灵活性和可靠性较低。

3 内桥接线方案

两回线路-变压器单元接线相连，接成桥形接线。分为内桥和外桥形两种接线，是长期开环运行的四角形接线。由于外桥形接线适用于线路有穿越功率的场合，而且变压器侧断路器检修时，变压器需较长时期停运，故在地铁建设中，考虑到投资、建设、运营等多方面的影响，极少采用外桥形接线。

地铁中采用桥形接线方式时，一般都是内桥形接线。在当变电站内只有2台变压器和2条电源线路且输电线路较长、主变压器不需做频繁操作时，就可以采用内桥接线型式。内桥接线的母联在两台变压器开关的内侧，靠近变压器侧。一般是桥开关自投。当进线失电，合桥开关。其接线如图3。

图3 内桥形接线图

内桥接线是110kV终端变电所最常见的主接线方式。其高压侧断路器数量较少，线路故障操作简单、方便，系统接线清晰。在正常运行方式下，桥断路器打开，类似于线路-变压器组接线，两回进线线路各带一台主变压器。因内桥接线线路侧装有断路器，线路的投入和切除十分方便。当送电线路发生故障时，只需断开故障线路的断路器，不影响其它回路正常运行。

内桥接线优点是使用的断路器等设备最少，与单母线分段式比较，节省了两台主变压器高压侧断路器，减少投资，比较经济。不足之处是可靠性不高。目前采取的措施，通过配置高压侧内桥备用自投（防一路进线电源失电）和低压侧分段备用自投（防一台主变压器故障失电）。但是在经桥断路器转供的另一电源进线来供其它变电所时，继电保护不能很好的配合。

4 结合地铁主变电站的有关影响因素选择主接线

4.1 线路-变压器组的选择

除了线路-变压器组的接线的通用特点外，地铁主变电站采用线路-变压器组的也有其特殊性。

相比而言，线路-变压器组受对侧供电局变电站故障影响明显。在地铁工程建设中，双电源来自同一个变电站的情况，一般采用线路-变压器组。如果110kV进线直接从对侧供电局变电站母线引入，在母线故障，可通过供电局修改运行方式接入不同母线，对双变压器分别供电无影响；但是当专用间隔或T接线路故障时，将导致地铁主变电站相应变压器失电。

根据地铁供电系统的设计原则，当任一路电源停电时，由另一路电源供电；当一台主变压器退出运行时，另一台主变压器应能承担本主变电站供电区域内一、二级负荷的供电。进线线路故障时，一台变压器需要停电运行，此时地铁的环网通过35kV母联开关投入，进行支援，其110kV进线电缆容量仅需考虑单台变压器额定容量。而在内桥接线的情况下，110kV电缆容量需按照两台主变压器的额定容量进行设计订货。从概算投资的角度，不只是设备能节省费用，在电缆载流量、电缆截面方面也能减少电缆费用投资。

根据供电系统这种容量以及运行方式的要求可以判断，平时主变压器的负荷率并不高（低于50%），可以看作低负载率标准，系统发生故障时，恢复供电操作十分方便。当一台主变或一条线路故障退出运行，只需在变电所 35kV侧做转移负荷操作，就能保证负荷的正常用电，对相邻变电所无影响。对于地铁110kV变电所，其主变容量均满足N-1要求，即主变容量满足低负荷率标准，首先应推荐采用线路-变压器组接线方式。

4.2 内桥接线的选择

在选择内桥接线时，除了该接线的一般特点外，也应该综合考虑地铁的相关影响因素。由于变压器运行可靠，而且不需要经常进行投入，因此内桥形接线桥接线的应用较广泛。而且由于地铁采用的为GIS组合电器，故障率较低，主变压器运行可靠性较高，其故障率一般小于1.5次/百台年，而且主变也不需要经常切换，而110kV送电线路已经都采用电缆线路，其故障率为0.36次/百km年。

因此，对于地铁主变电站而言，采用内桥主接线方式能够保证系统供电的可靠性。而且，为了提高桥形接线的灵活性和可钻性，避免因检修线路或变压器时影响其他回路的正常运行，一般在接线中加设一组跨条（导线）。跨条上通常设置两组串接的隔离开关，以便于跨条上隔离开关进行检修，此两组隔离开关在正常运行时是断开的。所以对地铁而言，内桥接线的可靠性是足够高的。

在实际的工程建设中，内桥还有其特殊的优势。采用内桥接线时，进线双电源来自不同变电站，目前中心城区中110kV电缆廊道建设的难度极大，双回电缆工程往往不能同时送电，有时间隔长达数年。也就是说工程的初始阶段，乃至较长的一段时间内，主所往往只有一回进线。由于内桥接线系统容量设计原则是当任一路电源停电时，由另一路电源供电，能满足一二三级负荷要求。在这种情况下，内桥接线可以保证在一回电缆通电的情况下，双变压器带电，并且能保证负荷需求，从而提高了这种情况下的用电可靠性。这一点在工程的工期要求中，往往是关键性的考虑因素。

最后，在地铁主变电站的建设过程中，应综合考虑工程的多方面因素，包括外部条件、工期、可靠性以及运营的便利性等。并结合可选用的电气接线方案，对不同方案进行经济技术全面的比较，最终确定主变电站的主接线形式。