轨道交通主变电所前期规划设计原则及典型设计方案研究

常新亮

（成都轨道建设管理有限公司，四川成都 610041)

0 引言

随着成都城市轨道交通线网规模越来越大，轨道交通城市用地日益紧张，作为提供轨道交通用电的主变电所，受到了许多市民的关注，很多的周边居民开始担心变电所电磁辐射、忧虑城市景观，因此主变电所建设更容易受到规划部门和市民投诉等综合因素的影响，解决主变电所用地规划问题变得日益困难。同时，轨道交通线网的加密需要从越来越多的城市电网变电站引入110kV 电源。轨道交通用电导致城市电网负荷的加重，需要电力公司技术部门重视，更加严谨的考虑系统接入方案的批复，因此影响了主变电所工程的顺利推进。受制以上因素，主变电所规划用地和接入方案落地过程冗长，主变电所的前期规划设计成了轨道交通建设的重难点工程，在国内个别城市甚至出现了线路开通却面临无电可用的尴尬局面，因此在轨道交通前期规划设计阶段，开展主变电所用电选址和系统接入方案的制约因素的研究工作，制定好轨道交通主变电所的规划设计原则，并积极做好规划部门和电力部门的沟通工作，就显得尤为重要。这些年，国内轨道交通的飞速发展，轨道交通技术已趋于成熟，在前期规划阶段就结合线路特点、业主单位需求开展主变电所典型设计方案研究，可大大节省后期的设计周期。

1 主变电所前期规划设计原则

为有效满足市民的出行需求，城市需要积极开展主变电所建设，为轨道交通建设发展奠定基础。轨道交通线路在满足了大量市民公共交通的出行需求的同时，也占用了大量的公共资源。一方面，轨道交通建设占用了大面积城市建设用地；另一方面，轨道交通线路用电给公共电网带来了巨大的用电负担。随着线网规模越来越大，城市轨道交通建设中，主变电所的选址用地和系统接入问题日益突出，成了影响轨道交通建设的障碍因素。

在规划设计阶段，轨道交通主变电所目前的主要困难有两点：一是与市规划层面协调主变电所的规划用地批复；二是与供电公司协调主变电所的外部电源接入。受城市整体规划与景观协调、市民投诉、城市整体电力规模等多种因素影响的限制，以上问题往往困扰着地铁建设者，影响地铁的建设进度，国内个别地铁线路出现了在开通运营前仍无法完全解决上述问题的情况，导致采用部分主变电所解列等不完全供电方式开通试运营。对主变电所的设置原则做好必要的研究，并及时和规划、电力部门做好沟通和解释工作。同时主变电所系统设计方案相对稳定，可以开展标准化设计的研究工作，减少后期的设计反复，节省设计周期，为后期项目实施提供充裕的时间。

为了解决上述问题，保证后期项目的顺利开通运营，结合前期成都地铁建设过程中与城市规划部门和电力部门对接的经验总结，从主变电所选址、规划技术、系统接入等三个方面制定了原则，并争取到了规划和电力部门的理解和支持。后期按照该原则进行规划用地和接入方案的设计，节省了大量的协调工作。具体设计原则如下：

1.1 变电站选址原则

一是根据车辆段或者停车场位置，考虑主变电所选址，各线路之间优先考虑共享方式。

二是合理设置各线路建设时序及工程分期，保证各项线路工程衔接良好[1]。

三是优先考虑与电网接入，尽量减少外部电源工程量。

四是郊区的主变电选在电网电源点集中区域，方便就近接入，有效统筹通道资源[2]。

五是根据线路条件、车辆编组、车辆牵引特性、行车间隔、运行速度等因素，进行线路供电系统规划。

六是规划选址阶段，直流牵引制式的主变电所，选址面积按照不小于3600m2考虑，交流牵引制式的主变电所面积按照5000m2考虑。

1.2 规划技术原则

一是主变电所应尽量靠近负荷中心，并靠近线路、主变电所距离线路的电缆通道宜为1km 内，最远不宜超过3km。

二是共享主变电所考虑同一牵引供电制式的轨道交通线路，原则上应考虑两条线路的共享[3]。

三是DC1500V 直流供电的距离不宜超过30km。

四是AC25kV 交流供电的市区距离不宜超过25km，郊区距离不宜超过30km。

1.3 接入原则

一是轨道交通主变电所采取就近接入方式。

二是原则上一个220kV 变电站提供3 个110kV 间隔至不同轨道交通线路主变电所，特殊情况下经论证可扩展为4 个间隔[4]。

三是国家电网电力网络强化后，利用原有的轨道交通电力线路尽量采取开“II”接入。

以上设计原则的制定，使得规划、电力部门能够更好的理解主变电所的设计思路，打消选址和系统引入阶段对选址位置、选址面积以及共享原则方面的疑虑，保证了主变电所选址和系统引入的批复[5]。

2 主变电所典型设计方案

目前成都地铁已建成投运的线路，存在交流牵引制式、直流牵引制式两种不同类型的主变电所，主变电所用地方面包含地面主变电所和地下主变电所，几种形式的主变电所设计方案不尽相同。出于投资、消防以及后期运营维护等方面的因素，目前国内轨道交通工程大多仍采用地面主变电所设计方案，现仅对采用直流牵引制式的地面主变电所的典型设计方案做以下介绍。

2.1 总平面布置

站区场地竖向布置采用平坡式，所内道路宜采用内环道路，也可结合外部市政道路采用外环道路。内部道路一般兼做消防和运输道路，宽度为4m，转弯半径不小于9m，同时满足主变压器等大型设备的运输。所内空余场地宜采用碎石或卵石地坪，鼠蛇多的地区不易种植草坪绿化[6]。

2.2 建筑房间布局

所内设有生产综合楼、无功补偿装置室、消防泵房和门卫室，建筑设计年限50年。生产综合楼，按照无人值班设计，内部设置有主变压器室、110kV 开关柜室（净高为8m）、35kV 配电装置室、接地变（小电阻）室、主控制室；负一层设置电缆夹层，净高不小于2.2m。

2.3 电气一次系统

主变电所110kV 侧2 回进线，采用2 线2 变线路变压器组接线方式。主变压器110kV 中性点采用直接接地方式，通过隔离开关或间隙串联电流互感器接地；35kV 采用单母线分段接线方式，根据线路情况和供电计算结果，一般馈出线路8～12 回。35kV 侧为Δ接线，在35kV 每段母线上设置接地变压器，接入电阻器，形成35kV 小电阻接地系统的接线型式（技术条件表，详见表1）。

表1 技术条件表

2.4 通风系统

全站正常通风、事故后通风采用自然进风，机械排风系统。

电缆夹层、主变压器室、110kV GIS室、35kV 配电装置室、站用变，接地变室、无功补偿室等房间均采用自然进风，轴流风机机械排风的通风方式。另外，含有SF6 气体的110kV GIS室、35kV 配电装置室需设置排除SF6 气体的机械通风机。

主变电所的主控制室等房间设置分体空调。配电装置室，设低噪声风机机械送风、排风。含有SF6气体的配电装置室内，应配置六氟化硫气体探测器，有毒有害气体应能及时排出；采暖通风系统与消防报警系统应能联动闭锁，同时具备自动启停、现场控制和远方控制的功能。

2.5 给排水系统

水源宜采用市政自来水水源。由城市供水管网接至生产综合楼及其他用水点，充分利用所接水源管网的压力，由其直接供水。室外给水管采直接埋设于室外地坪下。

站区内污水和废水排水系统采用污水、雨水分流的方式，采用有组织、自流排放方式。污水、雨水分别接入城市排水管网。室外雨水管、污水管直接埋设于室外地下。雨水排水管坡度根据雨水量经计算确定[7]。

生活污水先经化粪池处理，再通过站区生活污水排水管、污水检查井，统一排至附近市政污水排放系统。

主变压器附近设有事故油池，含油污水通过暗管排入事故油池，油池有效容积按最大主变油量的60%考虑，经油水分离后处理合格的废水进入污水系统，分离出的废油则应及时回收，防止污染环境。事故油池为地下式，钢筋混凝土结构。

场地、屋面雨水经雨水口、雨水检查井、排水管收集后汇入排水集中井,再统一排入市政雨水排放系统。

2.6 消防系统

站内设置一套火灾报警及控制系统[8]。室内外采用移动式化学灭火器。生产综合楼建筑体积大于3000m3，设置室内外消防给水系统。电缆从室外进入室内的入口处，应采取防止电缆火灾蔓延的阻燃及分隔的措施。

火灾探测报警区域包括主控制楼、各级电压配电装置室及主变压器等。根据安装部位的不同，采用不同类型和原理的探测器，真正做到因地制宜，切实有效地起到防火作用。火灾报警控制器设置在主变电所的消防控制室，当有火情发生时，火灾报警控制器可及时发出声光报警信号，显示发生火警的地点。可通过通信接口将信息送至主变电所的计算机监控系统，或通过光缆将信息传至地铁集控中心，满足相应系统接口要求。

3 结语

综上所述，当前国内的轨道交通建设正处于高速发展阶段，主变电所的建设是城市轨道交通建设当中的基础工程，同时也是作为轨道交通建设的重难点工程，需要相关人员高度重视，结合实际规划和设计阶段，对主变电所的设置原则做深入的分析研究，提前与电力部门做好沟通和解释工作。根据轨道交通建设的实际情况，切实有效地制定合理的主变电所设计方案，有效整合相关资源，推动工程建设，促进城市轨道交通发展，为市民带来更好的出行体验。