基于EPC+TOD的地鐵立體停車場綜合體供配電系統方案研究

羅驥，車家斌，謝建

（中交第二公路勘察設計研究院有限公司，湖北 武漢 430056）

佛山市軌道交通2號線一期工程作為佛山東西走向的骨干線路，是連接中心組團的東西主干線，聯系佛山與廣州的快軌通道。為緩解佛山政府資金壓力，佛山地鐵2號線采用全新的“BOT+TOD+EPC”合作模式。EPC（Engineering Procurement Construction）模式是指通過委托或招標方式確定，按照合同約定對項目的設計、采購、施工、試運行等實行全過程或若干階段的承包。通常公司在總價合同條件下，對其所承包工程的質量、安全、費用和進度進行負責。在EPC模式下，工程總造價固定，項目風險由甲方、EPC總承包商共同分攤，且能有效的避免設計、施工脫節，促進工程順利推進。TOD（transit-oriented development，TOD）模式是以公共交通為導向的開發模式。TOD模式能極大提高停車場、車輛段土地利用率，對地鐵站點周邊土地進行一體化設計，以地鐵車站為中心，打造齊聚辦公、商業、教育、居住等為一體的城市綜合體，提高項目整體價值。相對于常規停車場項目，湖涌TOD項目用電負荷情況較為復雜，用電設備分散，為了提高供電可靠性，同時兼顧工程造價及節能，避免重復施工，統籌規劃設計TOD項目供配電系統顯得格外重要。

1 工程背景及概況

湖涌停車場設置在佛山市城市軌道交通二號線中部，位于禪城區南莊，佛山一環以西、季華路以北，承擔二號線部分車輛停放任務。本項目通過TOD整體開發，提升片區形象，依托地鐵完善周邊居住及公共配套功能，打造地鐵大城及大配套社區，吸引人才，為禪西新城發展增添動力，為地鐵創造更多客流，減少地方政府對地鐵運營的補貼壓力（圖1）。

圖1 湖涌TOD項目總平面圖

湖涌TOD項目總建筑面積697958.38m2，以湖涌停車場為中心，采用架空方式處理。地上首層為社會停車場，其中包含北貼西貼住宅小汽車停車庫、長途客運站駐車場、P+R停車場及地鐵配套停車場；地上二層為地鐵停車場層，承載佛山地鐵2號線部分車輛停放、保養檢查任務，包含了運用庫、運轉綜合樓、地面汽車庫層、綜合樓、洗車機棚及污水處理站、牽引降壓混合變電所、派出所等建筑單體；地鐵停車場蓋板上方進行TOD物業開發，地上三層為蓋上住宅汽車庫及中央綠洲區；地上四層為蓋上住宅區。湖涌停車場北側、西側、東側建有住宅商業，佛山地鐵2號線湖涌站在東側住宅區設置有出入口（圖2）。

圖2 湖涌TOD項目分層關系圖

2 供電系統負荷劃分及供電要求

湖涌TOD項目用電負荷大致可劃分住宅、商業用電及地鐵用電兩大類。

2.1 住宅、商業用電

根據規范進行負荷等級劃分，消防設備用電、安防及電子信息系統用電、電梯用電、生活水泵、高層公共走道照明、值班照明、車庫用電等用電為一級負荷；其他電力負荷為三級負荷。

2.2 地鐵用電

根據規范進行負荷等級劃分，牽引用電負荷、火災自動報警系統設備、消防水泵、防排煙風機、消防疏散用自動扶梯、消防電梯、應急照明、雨水泵及火災或其他災害仍需使用的用電設備、通信系統設備、信號系統設備、綜合監控系統設備、環境與設備監控系統設備、門禁系統設備、安防設施、變電所操作電源等應為一級負荷；變電所檢修電源、附屬房間照明、普通風機、排污泵、電梯、非消防疏散用自動扶梯和自動人行道應為二級負荷；區間檢修設備、附屬房間電源插座、空調制冷及水系統設備、清潔設備、電熱設備、培訓及模擬系統設備，應為三級負荷；

一級負荷應由雙重電源供電，當一路電源退出運行或進線故障時，另一路電源應能繼續供電。對于一級負荷中的特別重要負荷，應增設應急電源，并嚴禁將其他負荷接入應急供電系統。消防控制室、消防水泵房、防煙和排煙風機房的消防用電設備及消防電梯等的供電，應在其配電線路的最末一級配電箱處設置自動切換裝置。其他一、二級負荷電源在變電所處滿足要求即可，不必末端切換。

3 供配電方案設計

3.1 地鐵停車場供電方案

城市軌道交通系統中，供電系統需要滿足地鐵列車的牽引用電、線路及車站設備的動力用電以及照明用電要求，列車牽引供電系統制式特殊，采用DC1500V直流供電。本項目地鐵層由地鐵專用主變電所集中供電，主變電所供電可靠性高，選用較高電壓110kV的電源，容量大、高電壓電網的承受能力強，有利于諧波抑制；同時考慮電費計量問題，在主變電所設置總計量，計費方便、簡單（圖3）。

圖3 湖涌停車場平面布置圖

湖涌停車場各功能單體分散布置在不同區域，主要考慮以下兩種配電方案。方案一：僅在中間部位設置一座牽引降壓混合變電所（圖4）；方案二：設置一座牽引降壓混合變電所，同時在運轉綜合樓設置一座跟隨所（圖5）。

圖4 不設置跟隨所低壓配電簡圖

圖5 設置跟隨所低壓配電簡圖

方案一中配電系統相對簡單，但運用庫內用電設備末端電壓降較大，供電可靠性降低，電能損耗增加，低壓電纜截面過大，造價過高；方案二中運用庫及運轉綜合樓配電可就近引自跟隨所，上述缺點得到有效緩解，但增設跟隨所的會導致土建和高壓系統造價增高。

從供電可靠性方面考慮，增設跟隨所可有效提高運用庫及運轉綜合樓供電可靠性；從經濟成本方面考慮，運轉綜合樓內設置一個跟隨所成本大概在150萬元左右，但由于電纜截面及長度降低，低壓電纜造價可節省300萬元。綜合上述因素，湖涌停車場采用方案二，設置一座牽引降壓混合變電所，同時在運轉綜合樓設置一座跟隨所。

3.2 住宅、商業用電供電方案

保利中交大都匯花園項目共分為三期，按項目規劃資料，用電量估算如下：一期住宅負荷8000kVA，商業負荷1300kVA；二期為湖涌地鐵停車場蓋上及北側住宅區，住宅負荷18400kVA，商業負荷2200kVA；三期住宅負荷12800kVA，商業負荷6000kVA；用電總負荷48700kVA。

本項目分期建設，主要考慮以下兩種配電方案。方案一：在項目內不設置總的開閉所，按產權單位劃分，獨立報裝，由城市電網變電站直接引入10kV電源，為各個配電站提供獨立電源。方案二：在項目內設置總的開閉所，作為城市電網變電站10kV母線的延伸，實現區域10kV電源開閉、負荷再分配，由城市電網提供獨立電源至開閉所，經分配后再向各配電站內供電。

方案一配電回路數量較多，上級變電站無法提供足夠高壓回路，且占用市政電力管群較多，但不需要設置獨立土建開閉所；方案二高壓進線回路較少，可增加一定數量10kV出線間隔，極大的降低外電引入成本。綜合考慮，本項目采用方案二配電方案，經與供電單位溝通，在小區內地塊一、地塊三分別設置一座開閉所。供電方案詳見圖6。

圖6 保利中交大都匯花園項目供電邏輯接線圖

根據南方電網要求，公用配電站宜按“小容量、密布點、短半徑”的原則規劃，原則上按兩臺變壓器設計；公用配電站應靠近負荷中心，單臺干式變壓器的容量推薦采用800kVA，不應超過1250kVA，結合項目開發順序、建筑布局考慮，本項目共設置23座公用配電站、7座自備配電站及4座柴發機房，兩座公用開閉所配電至各配電站內。其中，公用配電站需為一級負荷供電，采用兩路獨立10kV電源+自備柴發機組方式配電；自備配電站為商業用電，采用一路10kV電源方式配電。各配電站間獨立計量，滿足自備配電站建成移交后各產權單位分開計量需求。

3.3 供電可靠性分析

軌道交通供電系統采用集中式供電方式，中壓網絡采用開環雙環網結構。35kV母線采用單母線分段接線方式，設母線分段斷路器。牽引降壓混合變電所內0.4kV母線采用單母線分段接線方式，設母線分段斷路器，設置三級負荷小母線。特別重要負荷，如FAS、信號等用電負荷自備UPS電源。當一路電源失壓時，母線分段斷路器失壓自投，過流閉鎖，同時自動切除三級負荷，另一臺配電變壓器承擔本所供電范圍內的動力照明一、二級負荷，失壓電源來電后自動恢復供電。當故障解除電源恢復后，再次投入三級負荷。0.4kV進線斷路器和母線分段斷路器間設電氣聯鎖，實現“3合2”閉鎖。

住宅配電網絡采用開環單環網結構，0.4kV母線采用單母線分段接線方式，高壓、低壓均設置聯絡柜，母聯斷路器設有延時自投、自投手復、手動投入方式，并具有機械與電氣聯鎖。一臺變壓器故障時，由同一變電所內另一臺變壓器負載全部需要保證負荷。考慮到城市電網的各種故障，可能引起全部電源進線同時失去電源，造成停電事故，因此，對于特別重要負荷，需設置柴發機組作為應急電源，并嚴禁將其他負荷接入應急供電系統。發電機啟動控制柜采集各配電站低壓出線斷路器失壓“與”邏輯信號啟動發電機，消防控制室確認火災發生時可直接手動啟動發電機；市電故障時，應急柴油發電機在30s內自動啟動完畢并供電給本工程特別重要負荷。

本項目在各區域內設置獨立火災自動報警系統，各區域內FAS系統間可互相傳輸、顯示火災狀態信息。當某一區域發生火災時，由FAS系統發出信號切除相應區域內非消防負荷。

4 結語

大型TOD綜合開發停車場項目應結合項目具體情況，軌道交通由于牽引供電系統制式特殊，需由專用主變集中式供電；其余住宅、商業開發、市政代建工程需統籌考慮，結合周邊城市電網條件及不同產權單位獨立計量需求，制定合理的供配電系統方案。同時，本項目為EPC工程總承包項目，需從整個項目的角度來看待問題，明確地鐵停車場與TOD開發部分的接口，避免分期建設過程中造成的返工或重復工程，控制工程總造價，在滿足業主使用需求的前提下，力爭找到一個功能與造價的平衡點。在市區土地資源日益稀少的情況下，地鐵停車場設計中會越來越多的采取這種上蓋開發的形式，對設計人員要求也越來越高，本文結合湖涌TOD設計實例，對此類項目提出一些探討性意見，以供今后其他類似項目設計參考。