廣州地鐵嘉禾車輛段低壓配電及照明設計研究與探討

武春

（中鐵第一勘察設計院集團有限公司，陜西西安 710043）

大型地鐵車輛段由于其建設規模大，且兼具地鐵與大型廠房的特點，一直都是地鐵設計領域中的一個難點，下面將筆者在進行廣州地鐵嘉禾車輛段設計中遇到的一些難點、解決思路及比選后最終采用方案進行敘述，借以拋磚引玉，為將來的地鐵大型車輛段設計在思路以及細節思考上提供參考。

嘉禾車輛段與綜合基地是廣州地鐵二、八號線和三號線北延伸線工程的組成部分，是二號線（A 型車）、三號線（B 型車）的共用車輛段。嘉禾車輛段與綜合基地總購地33.0946公頃；段內鋪設各類線路51條，鋪軌總長19.8公里；房屋建筑總面積89357.12m2；總投資117339.26萬元。

嘉禾車輛段在低壓配電及照明設計中吸取國內已建和在建地鐵車輛段，特別是廣州地鐵以往各線的成功之處，同時也盡量完善了以往地鐵車輛段低壓配電及照明設計中的不足。在嘉禾車輛段低壓配電及照明設計中，重點對以下幾個方面做了研究：一是車輛段低壓配電方案的比選及確定；二是大型庫區照明配電方案的比選及確定；三是應急照明電源供電方式的選擇；四是庫區檢查坑內對人身安全的防護；五是在高土壤電阻率條件下接地網的設計方案分析及研究；六是室外電纜溝排水泵供電方案的分析及研究。

1 車輛段低壓配電方案的比選和確定

由于本車輛段規模很大，段內降壓變電所布置方案對本設計的供電可靠性及經濟性有根本性影響，在設計過程中提出在3號線運用庫與綜合樓均設置跟隨式變電所和只在3號線運用庫設置一座跟隨式變電所的兩個供電方案進行比選論證。

下圖為兩種方案供電示意圖：

只設一座跟隨所的優缺點如下：

優點：系統簡單，高壓系統及變電所工程量小。

缺點：電壓降較大，低壓電纜數量過多、截面過大，供電可靠性較低，線路電能損耗較大，電纜敷設難度增大。

設兩座跟隨所供電方式優缺點如下：

優點：有效減小供電電壓降，減小了低壓電纜截面，供電可靠性較高，線路電能損耗較小，電纜敷設難度減小。

缺點：增設跟隨所增加土建以及高壓系統工程量。

從技術角度看，采用設一座跟隨所方案供電，綜合樓、二號線運用庫等建筑物供電可靠性較低，施工難度較大。從經濟角度來講，增加一個跟隨所雖然土建及配套投資需要增加170萬左右，但由此降低的低壓電纜費用投資高達600萬，故綜合考慮采用在三號線運用庫及綜合樓均設置跟隨變電所的方案以提高供電可靠性，同時降低工程造價。

2 大型庫區照明配電方案的比選及確定

國內之前車輛段庫區照明通常采用的都是單回路供電的普通配電方式，由于本車輛段為廣州亞運重點工程，作為兩條線共用的大規模車輛段及維修基地，庫區內照明可靠性對庫內作業影響非常大，經方案論證及比選，最終設計采用了同一通道由來自變電所不同母線的兩個電源交叉供電的方式進行照明配電，在投資增加不大的基礎上大大增加了照明供電的可靠性，保證了即使一路電源故障情況下，也能保證庫區大部分正常作業的順利進行。

下圖為正常情況下庫區照明效果圖：

下圖為一路電源故障時庫區照明效果圖：

3 應急照明電源供電方式的選擇

本車輛段由于承擔了兩條線的檢查維修以及停車任務，各庫的規模都比正常車輛段要大，應急照明容量也比較大，若按照普通設計在各個大庫采用自帶蓄電池的燈具作為應急照明，不僅供電可靠性不高，還會造成運營管理維護困難，運營管理成本增大。本車輛段內大型建筑物均采用EPS 集中向應急照明集中供電，其余小型建筑物或分散房屋采用自帶蓄電池的熒光燈作為應急照明配電方案。這樣既滿足了大型建筑物內應急照明的集中管理需求，也避免了小建筑物或分散房屋內設置集中應急照明電源系統的經濟性不佳的結果。在經濟性和可靠性之間找到了一個較好的平衡點。

4 庫區檢查坑內對人身安全的防護

為了滿足對車輛的檢修要求，在段內有大量的車輛檢查坑，還有部分檢修平臺。車輛檢查坑由于空間限制，寬度只有1.135米，檢修人員通常都是攜帶器具對車輛進行檢修，很難避免人員與側壁的接觸，由于側壁有檢查坑照明燈具以及車輛檢修電源，這就會給檢修人員造成觸電的危險。經過各種方案比較，段內檢查坑照明采用36V 安全電壓供電，相比較24V 安全電壓來說更能適應庫內長距離供電，滿足燈具對電壓降的要求，同時也能滿足人員對人身安全的要求，不會造成人員觸電傷亡。庫內檢修電源箱由于要配合380V 以及220V的用電負荷使用，不能采用安全低電壓供電，經過論證，最終采用航空檢修插座箱，航空檢修插座箱外殼防護等級達到IP65，通過嚴密的外殼防護，杜絕了人身觸及插座箱帶電部分的可能，在滿足檢修工具用電要求的同時最大限度保護了人身安全。

5 高土壤電阻率條件下接地網的設計方案分析及研究

根據勘測資料，本車輛段土壤接地電阻率高達245Ω·m左右，而各弱電系統以及供電系統要求的接地電阻≤1Ω，甚至有些系統接地電阻要求達到≤0.5Ω，如果按照常規設計進行各建筑物的接地網設計，則只有幾個大型建筑物能滿足各系統對接地電阻的要求。如果采用施放降阻劑或換土的方法，最終效果不明顯，大多數建筑物接地電阻依然不能達到要求；如果采取增大接地網面積的方案，則因為段內建筑物密布，接地網不能自由擴大面積，且會增加很大投資。

在經過各設計方案的比選后，本設計創新采取了各建筑物接地網進行聯合接地的設計思路，通過接地扁鋼將各建筑物的接地網連接起來，通過各個建筑的接地網并接方式實現了各系統專業對接地電阻的要求，相對于傳統的施放降阻劑、換土、增大接地網敷設面積等方案節約了投資，可靠性也比傳統方法要高出很多。

6 室外電纜溝排水泵供電方案的分析及研究

在本項目之前國內的車輛段室外電纜溝一般采用排水溝自然排水的辦法進行排水，但是經過對廣州地區已運營的各個車輛段實際考察之后，發現由于廣州地區位于南方，年降雨量非常大，并且經常出現短時間內大量降雨的天氣狀況，廣州地區之前修建的一、二、三號線車輛段均出現了溝內積水的現象，嚴重時甚至危及到了溝內電纜，這大大降低了段內所有用電負荷的供電可靠性，為了解決這個問題，本設計采用了在室外電纜溝按照100米的距離設集水坑，在每個集水坑內設置一組排水泵的設計方案，排水泵均按照一級負荷在現場設置雙電源切換箱，很好的解決了這個問題。

由于車輛段規模很大，排水泵用電容量雖然小但是數量很多，如果每組排水泵均采用兩路單獨電源進線供電，會造成投資的不必要浪費，經與給排水專業溝通后，排水泵采用樹干式供電，每兩路電源鏈接3組雙電源切換箱的設計方案，既保證了水泵供電的可靠性，又在最大限度內節約了投資。

7 結論

本文結合嘉禾車輛段具體設計實例，對大型地鐵車輛段所面臨的六個問題進行分析論述，筆者認為在大型車輛段低壓配電設計中應對段內建筑物照明配電方式應根據其規模及重要性的區別實際分析，進行差異化設計，對車輛段所處的環境因素應予以充分考慮，并在進行合理性分析的基礎上敢于突破常規思路進行設計，以達到大型車輛段比較苛刻的檢查坑人身安全、接地電阻要求以及電纜溝排水要求。大型車輛段低壓配電設計合理與否直接關系著一條甚至兩條、三條地鐵線路日常運營、維護、管理能否順利進行，也關系到車輛段本身使用功能、工程投資、檢修維護是否合理便捷。本文通過介紹廣州地鐵嘉禾車輛段低壓配電設計的研究與探討過程，旨在為國內其他同類城市軌道交通大型車輛段低壓配電設計要點和技術提出探討性意見。

[1]2009GB50157—2003，地鐵設計規范[S].

[2]施仲衡，張彌，等.地下鐵道設計與施工[M].西安：陜西科學技術出版社，2002.