地铁低压供配电方案设计浅议

李晓明

摘 要 文章主要对地铁车站低压配电系统设计进行研究，从变电所设置出发，简单阐述几种低压配电方案，着重对区间设备配电方案提出比较分析，并介绍车站冷水系统的配电及控制方案。

关键词 供配电；低压配电；变电所设置；区间设备供电

中图分类号 TM7

文献标识码 A

文章编号 1674-6708（2016） 154-0075-02

1 地铁供电系统设计

地铁供电系统由主变电所、牵引供电系统、低压配电系统、电力监控等系统组成。一般一条地铁线设置两到三处主变电所（llOkV/35kV），负责全线牵引、动力、照明的供电，为便于管理，依据车站位置（站间距lOOOm左右）大约2～3站设置一处牵引变电所，负责机车牵引供电，每个车站至少设置一处降压变电所负责车站及区间设备的供电。

一条地铁线内按用电类型主要分为两类：一类是地铁车站及区间动力照明用电，另一类是地铁机车牵引用电。其中地铁车站用于动力照明配电的降压变电所的配电变压器安装容量大约2×1250kVA（以标准车站为例），采用交流～380/220V；而牵引供电系统采用DC1500V架空接触网供电制式，接触网最高、最低电压水平应满足GB/T10411-2005规定，即接触网最高电压不得高于1800V，最低电压不得低于1000V。

2 变电所的设置

变电所设置原则：应设置于车站负荷中心，尽可能减小供电距离，从而可提高供电可靠性和经济型。变电所的设置可分为一所式、两所式、一所一室式。

一所式：通常适用于标准地铁车站，车站长度在210m左右，在车站重负荷端设置一处降压变电所。如笔者参与的厦门地铁2号线工程的林边站，车站总长213m，在站台层小里程端设置一处降压变电所。

两所式：当车站规模较大，车站较长导致供电距离拉长时，可以在两端分别设置两处变电所，各自负责所在端及区间负荷的配电；或车站有大面积的物业开发时可以考虑增加一处跟随式变电所，负责物业开发的配电，使车站与物业开发配电各成系统，方便后期运营与维护。

一所一室式：这种设置方式是上述两种设置方式的折中处理方法。当车站规模略大于标准车站，车站长度大约250m，物业开发面积较小，在设置一所式会使供电半径加大，两所式浪费容量的前提下，推荐设置一所一室式，即在轻负荷端，设置低压配电室集中配电，并与环控电控室合设，这样可以减少各用电负荷的进线电缆的长度，具有更高的经济效益和供电可靠性。

3 区间设备供电方案

地铁区间动力负荷主要有射流风机、废水泵等。其供电方式主要分为以下3种情况。

情况一：当射流风机等通风设备容量较小，且供电距离大于300m时，风机电源如果还是采用从车站环控电控室接引至现场时，已无法满足一级负荷在现场实现双电源切换的要求，并且由于供电距离加大，增大了电缆截面积，导致工程造价增加，再者长距离低压配电直接降低了供电的可靠性，故此时可在现场设置双电源切换箱实现。

情况二：普通地铁区间废水泵容量较小，供电距离在300米以内，电源可以从相邻最近车站低压柜引两路独立电源至现场，在现场设置双电源切换箱进行切换后配电。

情况三：当区间设置有区间风井、或较大容量废水泵房时，为保证电动机电压损失小于5%以及减少经济投入，在区间负荷集中（如风井、废水泵房）处需考虑设置跟随式变电所，其中风井处，低压柜室可以兼做环控电控室使用。具体需通过负荷计算、压降计算等确定。

具体案例如笔者参与的厦门市地铁3号线五缘湾站 会展中心站区间总长4.9km，区间设有一处风井、一处斜井（总长460m）、三处废水泵房。根据各专业的负荷提资，统计初步设计，各处负荷情况，具体参数与负荷见图1。

通过对区间负荷初步计算，参照区间的长度以及负荷分布情况，最终确定以下两种供电方案。

1） 方案一：风井、海底泵房处负荷较大，其中一级负荷容量较大，对供电可靠性要求较高，并且距离相邻车站较远（风井距离最近五缘湾站957m，海底泵房距离最近会展中心站2457m），低压电缆已不可能满足，故考虑就近设置两处跟随式变电所；1#、2#废水泵房容量相对较小，分别从相邻最近跟随式变电所接引电源，采用低压电缆供电至现场；斜井处在与隧道交界处有一处废水泵房，在斜井出地面处有一处雨水泵房，其中废水泵房（60kW）距离最近的风井变电所只有255m，可从风井变电所低压柜室引两路独立电源在现场安装双切箱实现切换，雨水泵房（50kW）距离距离风井有820m，通过对其电缆选型和压降计算，可以采用从风井变电所低压柜室引两路独立电源在现场安装双切箱实现切换。

2） 方案二：在方案一设置风井、海底泵房两处跟随式变电所的基础上，再在1#废水泵房、2#废水泵房处也增设跟随式变电所，共四处跟随式变电所，各变电所负责自己全部负荷及其相邻变电所一半的区间照明、检修等用电负荷。斜井处的废水泵房、雨水泵房还是引自风井变电所。

3） 方案比较

（1） 方案一

优点：节约1#废水泵房、2#废水泵房两处的土建施工面积，方便后期运营时对变电所维护与检修。

缺点：①低压输电半径过长，使用电缆截面积过大，造成较大的金属浪费，且不宜满足其压降要求，使其故障率增加。

②施工难度加大，地铁区间内管线普遍较多，数量较多的大截面电缆增加了敷设困难，且不容易满足限界要求。

（2） 方案二

优点：

①供电半径缩小，减小电能损耗，节约铜金属电缆的使用。

②低压设备可以更加稳定的运行，提高整个系统的供电稳定性。

缺点：

①土建需增设2个降压变电所，增加了土建施工面积，同时增加如表3所示的设备材料表。

②后期的运营、维护较麻烦，需要技术人员前往跟随所现场处理。

通过对方案一和方案二中主要设备材料造价的比较，方案二造价略高于方案一。但是方案二与方案一相比管理更方便，可靠性高，避免低压电缆长距离供电造成的各种问题，在安全性及稳定性上也都优于前者，故最终采用方案二。

综上所述，在风井、1#废水泵房、海底泵房、2#废水泵房处设置四处跟随式变电所，负责各自变电所及与相邻变电所各自一半区间的照明、检修负荷。

4 车站冷水系统配电及控制

目前地铁车站冷水系统中冷水机组因其容量较大，由降压变电所三级负荷母线直接供电，冷水机组在机组旁柜上设置手动控制；而冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔等附属配套设备的电源引自设置在冷水电控室的智能配电柜内，智能配电柜的电源引自降压变电所三级负荷母线。

此外，在车站冷冻机房电控室设置了群控柜。采用群控技术对冷水系统进行集中控制。冷水机组，冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔在电控柜和设备旁可实现手动控制。冷水机组及其配套设备还可由群控柜进行控制，联动冷水机组、冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔及相应阀门的启停，同时由BAS会反馈信号至车站综控室显示各设备的运行状态及故障情况。