深圳城市軌道交通網絡的主變電所規劃研究

孫 莉

（深圳市城市交通規劃設計研究中心有限公司，518034，深圳∥高級工程師）

1 主變電所規劃的必要性

深圳城市軌道交通二期工程于2011年6月份建成后，深圳城市軌道交通運營線路達到178.3 k m。這標志著深圳城市軌道交通進入了網絡化時代。為實現城市軌道交通供電系統的綜合配置、城市電網資源的合理利用，以達到資源共享、降低投資、保護環境和可持續發展的目的，有必要根據城市軌道交通線網規劃和城市電網的現狀及規劃，將深圳城市軌道交通三期工程的線路供電系統提升到網絡化的高度，進行統一規劃、統籌考慮。

1.1 節省土地資源

隨著城市建設的發展，征地困難會越來越大。另外，數量眾多的高壓供電點對城市電網的供電資源也造成很大浪費。所以，結合線路的網絡規劃，打破城市軌道交通單線獨立建設供電系統的局面，實現主變電站的資源共享，從“網”或“面”的角度來規劃建設主變電站已經時機成熟。

1.2 有利于城市電網資源的合理使用

城市軌道交通線網規劃的落實，為統一、全面考慮其供電系統的網絡化布局提供了基礎；而城市軌道交通的供電系統網絡化布局的實現，又給城市電網的發展規劃提供了重要的基礎資料。城市軌道交通系統作為供電一級負荷、特大供電用戶，其外部電源的確定必須考慮供電的可靠性、負荷分配的經濟合理性。當負荷中心位置與供電網絡規劃中的外部電源位置相差比較懸殊時，將會造成巨大的資源浪費。因此，從網絡的角度統一考慮、規劃城市軌道交通供電系統，不僅有利于提高城市軌道交通供電系統的可靠性，也有利于城市電網資源的合理使用和發展。

1.3 降低供電系統投資

通過主變電所的資源共享，可以減少整個城市軌道交通線網主變電所、外部電源、外部電源進線通道的總體數量，并相應地減少工程綜合投資。

2 已建成線路的主變電所設置

深圳城市軌道交通一、二期工程有5條線路：一期工程的1、4號線共長21.3 k m，于2004年12月建成通車；二期工程1號線與4號線的續建工程、2號線、3號線、5號線共長157 k m，已于2011年6月建成通車。深圳城市軌道交通一、二期工程的供電系統均采用主變電所集中供電方式，主變電所外部電源進線電壓為110 k V，中壓供電網絡電壓為35 k V，各條線路主變電所已進行一定程度的共享，如表1、表2所示。

表1 深圳城市軌道交通一、二期工程各線主變電所分布情況

表2 2011至2020年深圳城市軌道交通三期工程規劃建設線路表

深圳城市軌道交通一、二期工程如按滿足軌道線路供電技術性能要求，每條線單獨設置共需要主變電所17座。在綜合考慮了線路布局、主變電所選址、外部電源、線路建設時序等各方面因素，實現主變電所共享后，由17座減少至9座，其中8座主變電所均已考慮2～4條線路共享，僅有后海1座主變電所預留未來與5號線可能的延長線共享。

因深圳城市軌道交通一、二期工程的5條線路基本上均位于城市的核心區，以及建設時間的緊迫性，其主變電所的選址相當困難。因此，共享后文化中心主變電所將給1、2、3、4號線供電，從目前的負荷計算及運行方式來看，近期運行方式下負荷率為97%，故障運行方式下負荷率為117%。因故障情況下的倒閘操作復雜，相鄰的草埔變電所若同時發生故障時，將不能滿足列車運行交路的供電要求，需要在后期建設的主變電所中，考慮1座主變電站來分擔文化中心變電所的負荷，以提高軌道線路供電電源的可靠性。

3 三期工程建設線路主變電所的布局規劃

深圳城市軌道交通三期工程包括4號線北延段、6號線、7號線、8號線、9號線、10號線、11號線、12號線等8條線路，長約254.2 k m（見表3）。

3.1 主變電所布局規劃原則

三期工程主變電所布局規劃的原則如下：

1）結合電力系統的供電情況，主變電所應盡量位于線路交叉點附近，兼顧其它線路的供電要求。

2）主變電所應盡量位于本所供電范圍的負荷中心，力求兩供電臂的負荷均衡、電壓和電能的損耗最小，使供電最為合理。

3）當一座主變電所因故解列后，其相鄰變電所能夠承擔解列所的供電負荷需求，并保證此時供電末端的電壓水平，因此可考慮主要變電所的設置位置稍向線路中部偏移。

4）主變電所設置要與城市軌道交通規劃有機結合，并以建設時機為序，梯次考慮相關項目，盡量做到資源共享，避免供電設施出力不足或重復建設。

5）主變電所應盡量靠近地方變電站以有利于外部電源的接引，節省工程投資。

6）2條軌道線路共享的主變電站，其兩路電源進線宜采用不同溝電纜排管的方式引入。超過2條軌道線共享的主變電站，其兩路電源進線應采用不同溝電纜排管的方式引入。

3.2 主要變電所布局規劃方案

3.2.1 主變電所布置方案

根據主變電所的布局規劃原則、線網規劃情況及一二期工程主變電所的分布，三期工程的主變電所布局規劃及資源共享方案見表3和圖1所示。

表3 深圳城市軌道交通三期工程建設線路主變電所位置表

3.2.2 主變電所支援方案

一、二期工程建設的主變電所維持既有的支援方案，即：城市廣場主變電所與文化中心主變電所相互支援，白石洲主變電所與文化中心主變電所、西鄉中心主變電所相互支援，龍勝主變電所與文化中心主變電所相互支援。

三期工程新建主變電所支援方式如下：創業路主變電所與靈芝公園主變電所相互支援，福田黨校主變電所與上沙主變電所相互支援，龍勝主變電所與光明高新區主變電所相互支援，蓮塘主變電所與東海道主變電所相互支援，西麗主變電所與上沙主變電所相互支援，雙龍主變電所與深圳東站主變電所相互支援，松崗或深圳機場主變電所與機場北主變電所相互支援。

3.2.3 主變電所規劃方案的特點

1）最大限度地滿足資源共享要求：整個三期工程只需要新建12座主變電所即可滿足線網的用電要求，比每條線路獨立建設主變電所的方式，減少了8～9座，可最大限度地滿足資源共享的要求，提高了資源利用率，大幅度降低了工程投資。

2）主變電所的建設時機能緊扣線網規劃的年限：資源共享規劃是在城市軌道交通線網及三期工程建設規劃的基礎上來完成的，能做到每一個建設環節緊密聯系，避免了資源閑置等問題，也有利于提高資源的利用率，更好地發揮其社會效益。

3）主變電所之間的支援方式靈活多樣：由于絕大部分主變電所位于線路的交叉點附近，主變電所之間相互支援的方式較多，受外界變化影響小，具體支援方式還可根據線路實際實施情況作相應調整。

圖1 深圳城市軌道交通三期工程建設線路主變電所布局規劃

3.3 主變電所共享后的運行措施和運營模式

3.3.1 運行措施

1）主變電所共享后，主變電所進線數量減少，每一回主變電所的進線電纜的容量大大提高。因此，對進線電纜、電源的可靠性及電纜通道安全的要求也將提高。對進線電纜采用不同溝敷設的方式引入。

2）主變電所共享后，共享主變電所的供電范圍擴大，饋線相應增多，由于饋線回路中的故障引起共享主變電所開關跳閘或故障的幾率增大。因此，需要與電力部門及設計院一同對主變電所的主接線進行優化，從主變電所內部接線及繼電保護的配置等方面入手，保證共享主變電所的安全運行。

3）主變電所共享后，同一座主變電所可能向多條線路供電，需要向多條線路對應的控制中心上傳信息，但是只能接受其中一個控制中心的控制。

4）主變電所共享后，同一座主變電所可能向多條線路供電，不同線路的電費計量可通過饋線開關的計量表來實現。

3.3.2 運營模式

根據目前深圳市軌道交通控制中心的設置情況，1、2、5號線在竹子林控制中心進行調度控制，3、4號線新建控制中心，三期工程規劃線路也存在新建控制中心的情況。資源共享的主變電所作為共用的被控站，應考慮合理可靠的調度管理和運營維護模式，以保證主變電所正常供電模式、支援供電模式及線路維修狀態的安全可靠進行。建議由正常供電的線路控制中心電力調度系統負責對共享主變電所內所有110 k V和35 k V的供電設備進行監控管理，被支援線路的電力調度系統對所內的110 k V供電設備和相關的35 k V供電設備進行狀態監視。

共享主變電所的運營維護，建議由正常供電的線路進行，并將維護計劃通過調度系統與被支援線路共享，以保證線路的正常運營。這種調度管理及運營維護模式比較適應深圳城市軌道交通存在不同建設方和運營方的格局。

針對深圳城市軌道交通存在不同建設方和運營方的局面，共享主變電所存在建設投資和運營電費分割問題，建議在建設期由正常供電系統線路的建設方負責主變電所的建設；同時考慮被支援線路的供電需求，并根據工期計劃，35 k V設備可同期設置，也可以在被支援線路建設時設置，建議采用統一規格的35 k V設備，以便于安裝和運營維護。不同線路存在不同的建設方和運營方，運營電費的分割建議在相應的35 k V饋線處設置計量裝置。

3.4 主變電所容量與用地規模估算

根據各主變電所建設時間及負荷大小初步估算其容量與用地規模，如表4所示。

表4 三期工程主變電所容量與用地規模

4 結語

在深圳城市軌道交通三期工程的主變電所布局規劃中，提出了基于資源共享的設置要求。方案充分考慮了深圳已運營軌道線路主變電所的擴充能力，確定了三期工程規劃軌道線路主變電所的布點位置，為工程設計單位進一步落實主變電所的工程用地范圍和設計主變電所外部供電電源、接入系統及路徑方案奠定了基礎，以最終實現更加有效地利用城市電力系統資源、節省工程投資、減少工程實施難度的目的。

［1］ 宗傳苓，覃矞，孫莉，等，深圳市城市軌道交通建設規劃（2011－2020）［R］.深圳：深圳城市交通規劃研究中心，2009.

［2］ 于松偉，楊興山，韓連祥，等.城市軌道交通供電系統［M］.成都：西南交通大學出版社，2008.

［3］ 鄭瞳熾，張明銳.城市軌道交通牽引供電系統［M］.北京：中國鐵道出版社，2006.

［4］ 曹海濤，郭藜蔓.深圳市軌道交通二期工程主變電所資源共享研究［J］.城市軌道交通研究，2011（8）：96.