論地鐵車站低壓供配電方案

張　勇

[摘要]通過對地鐵車站設(shè)置變電所和低壓室角度出發(fā)，闡述地鐵低壓供配電的幾種方案，并介紹隧道風(fēng)機的供電方案。

[關(guān)鍵詞]地鐵車站 低壓供配電 一所式 兩所式 一所一室式 隧道風(fēng)機供電

中圖分類號：TM7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0220035－01

一、概況

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國內(nèi)地鐵建設(shè)的高潮此起彼伏。地鐵建設(shè)工程浩大，投資驚人，平均每公里建設(shè)費用約為3-5億元人民幣，其中車站低壓供配電方案對車站的規(guī)模影響很大。根據(jù)不同線路和車站情況，合理選擇供電方案、降低工程投資是供配電設(shè)計的關(guān)鍵。

二、地鐵配電要求及供電系統(tǒng)組成

（一）配電要求。地鐵車站的用電負(fù)荷巨大，一個標(biāo)準(zhǔn)車站的用電負(fù)荷約在2000kW左右，分為動力和照明負(fù)荷，其中環(huán)控動力負(fù)荷約占總負(fù)荷的一半，根據(jù)其重要性分為一、二、三級。《地鐵設(shè)計規(guī)范》(GB50157-2003)14.5.2條文說明：大容量設(shè)備或負(fù)荷性質(zhì)重要的用電設(shè)備宜采用放射式配電；一級負(fù)荷均采用放射式配電，二三級負(fù)荷采用放射式或樹干式配電，鏈接的配電箱數(shù)量不超過三級；通風(fēng)和空調(diào)設(shè)備容量大，在其設(shè)備集中處宜設(shè)置環(huán)控電控室集中配電；三級負(fù)荷采用單電源供電，火災(zāi)狀態(tài)下將其切除。

（二）供電系統(tǒng)的組成。地鐵供電系統(tǒng)由主變電所、牽引供電系統(tǒng)、降壓變電所、電力監(jiān)控、及動力照明系統(tǒng)組成。一般一條地鐵線設(shè)置2-3個110kV/35kV主變電所；根據(jù)車站間距離，每2-3個車站設(shè)置一座牽引變電所。由于車站用電負(fù)荷大，車站間距離遠(yuǎn)，每個車站至少設(shè)置一座降壓變電所。當(dāng)車站牽引所和降壓所都設(shè)置時，兩個變電所合建為牽引降壓混合變電所。根據(jù)車站規(guī)模及負(fù)荷分布情況，一個車站可設(shè)置一個降壓所，1-2個跟隨式變電所。

三、變電所設(shè)置型式

設(shè)置原則。地鐵降壓變電所的設(shè)置，主要考慮供電要求和經(jīng)濟(jì)性，設(shè)置在負(fù)荷中心處，供電距離最短。在民用建筑設(shè)計中，多設(shè)置變電所，可以減少低壓電纜的數(shù)量，降低工程造價和電壓損失。但是在地鐵里，由于地下空間的開發(fā)費用很高，變電所的設(shè)置不能依照民用建筑設(shè)計多設(shè)置變電，需綜合考慮供電要求及做經(jīng)濟(jì)比較。

車站變電所的設(shè)置，可分為一所式、兩所式、一所一室等。

1．一所式。一所式就是車站只設(shè)置一個降壓變電所，設(shè)置在車站負(fù)荷中心處。一般車站設(shè)備及管理用房設(shè)置在車站兩端，一端管理及設(shè)備用房和環(huán)控用電設(shè)備較多，為重負(fù)荷端。降壓變電所一般設(shè)置在重負(fù)荷端的站廳或站臺，即負(fù)荷中心處。這種情況適用用車站長度不太長（一般不大于250米），非變電所端用電負(fù)荷不多的情況（不超過1000Kw）。整個車站所有用電負(fù)荷由降壓所供電，遠(yuǎn)端用電負(fù)荷由于距離不是很遠(yuǎn)，增加的電纜費用低于設(shè)置兩所增加費用。

下面以筆者在西安地鐵一號線五路口車站為例分析測算：車站長195米，設(shè)置一個變電所，增加電纜費用約83萬元人民幣；設(shè)置兩個變電所（輕負(fù)荷端增加一個跟隨所），增加低壓柜開關(guān)柜5面、35kV高壓柜2面、35 kV /0.4kV變壓器兩臺、車站需再拉長3米（車站寬21.3米）。土建每延米增加費用約30萬元，經(jīng)計算后，兩所制增加費用約220萬元。有此可看出，兩所制雖然減少了電纜費用約80萬元，但增加的費用約220萬，一所制具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

2．兩所式。在以下情況宜設(shè)置兩個變電所：當(dāng)車站長度大于250米，且車站輕負(fù)荷端用電量在1000kW以上；或者區(qū)間有重負(fù)荷設(shè)備（功率超過200kW），且距離車站降壓變電所超過250米以上，宜設(shè)置區(qū)間跟隨變電所。如筆者所做深圳三號線華新站，站臺層有雙配線及出入段線，區(qū)間設(shè)置推力風(fēng)機，用電功率325kW，推力風(fēng)機距離變電所或環(huán)控電控室在300米以上。若采用一所制，電纜增加費用約150萬；若為兩所制，約增加130萬（土建費用不計，因區(qū)間配線處有跟隨所的設(shè)置空間），同時電壓損失降低。可以看出，此種情況，經(jīng)濟(jì)效益及供電效果均要好于一所制。

3．一所一室式。一所一室，是采用一個變電所，一個低壓室配電模式，是一所式與二所式的折中方案。通常低壓室與環(huán)控電控室在一端時，可合建，形成集中配電室。這時，集中配電室可采用單母線分段形式，動力負(fù)荷與環(huán)控負(fù)荷共母線形式，具有形式簡單、進(jìn)線少的特點。這種模式集中了一所式和兩所式的優(yōu)點，投資和供電可靠性均居于一所式和兩所式之間。對于供電負(fù)荷較大，距離在250米左右的車站，一所式和兩所式均不是很理想，這時可考慮設(shè)置一所一室供電方案，具有較佳的經(jīng)濟(jì)及供電性能。

四、區(qū)間隧道風(fēng)機的供電方案

對大容量設(shè)備的供電，也需綜合考慮供電方式，降低工程造價。地鐵車站隧道風(fēng)機一般功率在90kW左右，屬于大功率用電設(shè)備。車站一端有兩臺隧道風(fēng)機，隧道風(fēng)機在火災(zāi)狀態(tài)下需排煙，屬于一級負(fù)荷。根據(jù)地鐵規(guī)范：

1．一級負(fù)荷采用放射式配電，雙電源供電至設(shè)備現(xiàn)場，兩路電源能自動切換；

2．電動機用電端子處電壓偏差不超過±5%。

下面根據(jù)隧道風(fēng)機設(shè)置在車站不同位置，分析所采用不同的供電方式。

1．隧道風(fēng)機設(shè)于車站主體內(nèi)。通常，隧道風(fēng)機的供電方式采用由變電所兩路電源供電至環(huán)控電控室，再由環(huán)控電控室采用單回路供電至隧道風(fēng)機的方案。環(huán)控電控室相當(dāng)于現(xiàn)場的雙電源自動切換，滿足一級負(fù)荷的供電要求。

2．隧道風(fēng)機遠(yuǎn)離車站主體，但距離不超過300米。在這種情況下，隧道風(fēng)機距離環(huán)控電控室較遠(yuǎn)，如果隧道風(fēng)機的電源仍然從環(huán)控電控室引來，則不能滿足一級負(fù)荷雙電源在現(xiàn)場切換的要求。其次，為了滿足壓損在5%之內(nèi)，需增大電纜截面，從而增加了投資，故這種情況采用由環(huán)控電控室直供的方案供電不經(jīng)濟(jì)。可采用在隧道風(fēng)機附近設(shè)配電室或者雙電源切換下柜，由變電所直接供兩路電源至配電室或配電柜，經(jīng)切換后，由低壓柜供電至隧道風(fēng)機。這種模式，既符合一級負(fù)荷兩路電源現(xiàn)場自動切換低的要求，也滿足了壓損在5%之內(nèi)的要求，降低了造價。

3．隧道風(fēng)機遠(yuǎn)離車站主體，距離超過300米。由于隧道風(fēng)機離車站距離更遠(yuǎn)，若設(shè)低壓配電室，需采用大電纜或母線槽供電，造價更高，同時供電可靠性也下降，設(shè)置區(qū)間跟隨變電所兼環(huán)控電控室為較佳的方案，該方案本質(zhì)是高壓供電方案。該方案，需增加兩臺變壓器、兩面35kVGIS高壓開關(guān)柜，但是低壓電纜卻大大節(jié)省了。在距離大于300米的情況，該種方案優(yōu)于低壓室供電方案。

五、小結(jié)

地鐵車站形式多樣，供電設(shè)備繁多，在滿足供電要求的前提下，盡量做到合理布置供電方案，降低工程造價。本文為作者多年做工程的經(jīng)驗只談，希望能對同類工程有所參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB 50157-2003，地鐵設(shè)計規(guī)范[S].

[2]GB 500052-95，供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S].

[3]張瑩.工廠供配電技術(shù)（第二版）.

[4]任元會，工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊(第三版)，中國電力出版社，2005.

作者簡介：

張勇，男，工程師，工學(xué)碩士，從事地鐵動力照明專業(yè)設(shè)計。