基于EPC+TOD的地铁立体停车场综合体供配电系统方案研究

罗骥，车家斌，谢建

（中交第二公路勘察设计研究院有限公司，湖北 武汉 430056）

佛山市轨道交通2号线一期工程作为佛山东西走向的骨干线路，是连接中心组团的东西主干线，联系佛山与广州的快轨通道。为缓解佛山政府资金压力，佛山地铁2号线采用全新的“BOT+TOD+EPC”合作模式。EPC（Engineering Procurement Construction）模式是指通过委托或招标方式确定，按照合同约定对项目的设计、采购、施工、试运行等实行全过程或若干阶段的承包。通常公司在总价合同条件下，对其所承包工程的质量、安全、费用和进度进行负责。在EPC模式下，工程总造价固定，项目风险由甲方、EPC总承包商共同分摊，且能有效的避免设计、施工脱节，促进工程顺利推进。TOD（transit-oriented development，TOD）模式是以公共交通为导向的开发模式。TOD模式能极大提高停车场、车辆段土地利用率，对地铁站点周边土地进行一体化设计，以地铁车站为中心，打造齐聚办公、商业、教育、居住等为一体的城市综合体，提高项目整体价值。相对于常规停车场项目，湖涌TOD项目用电负荷情况较为复杂，用电设备分散，为了提高供电可靠性，同时兼顾工程造价及节能，避免重复施工，统筹规划设计TOD项目供配电系统显得格外重要。

1 工程背景及概况

湖涌停车场设置在佛山市城市轨道交通二号线中部，位于禅城区南庄，佛山一环以西、季华路以北，承担二号线部分车辆停放任务。本项目通过TOD整体开发，提升片区形象，依托地铁完善周边居住及公共配套功能，打造地铁大城及大配套社区，吸引人才，为禅西新城发展增添动力，为地铁创造更多客流，减少地方政府对地铁运营的补贴压力（图1）。

图1 湖涌TOD项目总平面图

湖涌TOD项目总建筑面积697958.38m2，以湖涌停车场为中心，采用架空方式处理。地上首层为社会停车场，其中包含北贴西贴住宅小汽车停车库、长途客运站驻车场、P+R停车场及地铁配套停车场；地上二层为地铁停车场层，承载佛山地铁2号线部分车辆停放、保养检查任务，包含了运用库、运转综合楼、地面汽车库层、综合楼、洗车机棚及污水处理站、牵引降压混合变电所、派出所等建筑单体；地铁停车场盖板上方进行TOD物业开发，地上三层为盖上住宅汽车库及中央绿洲区；地上四层为盖上住宅区。湖涌停车场北侧、西侧、东侧建有住宅商业，佛山地铁2号线湖涌站在东侧住宅区设置有出入口（图2）。

图2 湖涌TOD项目分层关系图

2 供电系统负荷划分及供电要求

湖涌TOD项目用电负荷大致可划分住宅、商业用电及地铁用电两大类。

2.1 住宅、商业用电

根据规范进行负荷等级划分，消防设备用电、安防及电子信息系统用电、电梯用电、生活水泵、高层公共走道照明、值班照明、车库用电等用电为一级负荷；其他电力负荷为三级负荷。

2.2 地铁用电

根据规范进行负荷等级划分，牵引用电负荷、火灾自动报警系统设备、消防水泵、防排烟风机、消防疏散用自动扶梯、消防电梯、应急照明、雨水泵及火灾或其他灾害仍需使用的用电设备、通信系统设备、信号系统设备、综合监控系统设备、环境与设备监控系统设备、门禁系统设备、安防设施、变电所操作电源等应为一级负荷；变电所检修电源、附属房间照明、普通风机、排污泵、电梯、非消防疏散用自动扶梯和自动人行道应为二级负荷；区间检修设备、附属房间电源插座、空调制冷及水系统设备、清洁设备、电热设备、培训及模拟系统设备，应为三级负荷；

一级负荷应由双重电源供电，当一路电源退出运行或进线故障时，另一路电源应能继续供电。对于一级负荷中的特别重要负荷，应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供电系统。消防控制室、消防水泵房、防烟和排烟风机房的消防用电设备及消防电梯等的供电，应在其配电线路的最末一级配电箱处设置自动切换装置。其他一、二级负荷电源在变电所处满足要求即可，不必末端切换。

3 供配电方案设计

3.1 地铁停车场供电方案

城市轨道交通系统中，供电系统需要满足地铁列车的牵引用电、线路及车站设备的动力用电以及照明用电要求，列车牵引供电系统制式特殊，采用DC1500V直流供电。本项目地铁层由地铁专用主变电所集中供电，主变电所供电可靠性高，选用较高电压110kV的电源，容量大、高电压电网的承受能力强，有利于谐波抑制；同时考虑电费计量问题，在主变电所设置总计量，计费方便、简单（图3）。

图3 湖涌停车场平面布置图

湖涌停车场各功能单体分散布置在不同区域，主要考虑以下两种配电方案。方案一：仅在中间部位设置一座牵引降压混合变电所（图4）；方案二：设置一座牵引降压混合变电所，同时在运转综合楼设置一座跟随所（图5）。

图4 不设置跟随所低压配电简图

图5 设置跟随所低压配电简图

方案一中配电系统相对简单，但运用库内用电设备末端电压降较大，供电可靠性降低，电能损耗增加，低压电缆截面过大，造价过高；方案二中运用库及运转综合楼配电可就近引自跟随所，上述缺点得到有效缓解，但增设跟随所的会导致土建和高压系统造价增高。

从供电可靠性方面考虑，增设跟随所可有效提高运用库及运转综合楼供电可靠性；从经济成本方面考虑，运转综合楼内设置一个跟随所成本大概在150万元左右，但由于电缆截面及长度降低，低压电缆造价可节省300万元。综合上述因素，湖涌停车场采用方案二，设置一座牵引降压混合变电所，同时在运转综合楼设置一座跟随所。

3.2 住宅、商业用电供电方案

保利中交大都汇花园项目共分为三期，按项目规划资料，用电量估算如下：一期住宅负荷8000kVA，商业负荷1300kVA；二期为湖涌地铁停车场盖上及北侧住宅区，住宅负荷18400kVA，商业负荷2200kVA；三期住宅负荷12800kVA，商业负荷6000kVA；用电总负荷48700kVA。

本项目分期建设，主要考虑以下两种配电方案。方案一：在项目内不设置总的开闭所，按产权单位划分，独立报装，由城市电网变电站直接引入10kV电源，为各个配电站提供独立电源。方案二：在项目内设置总的开闭所，作为城市电网变电站10kV母线的延伸，实现区域10kV电源开闭、负荷再分配，由城市电网提供独立电源至开闭所，经分配后再向各配电站内供电。

方案一配电回路数量较多，上级变电站无法提供足够高压回路，且占用市政电力管群较多，但不需要设置独立土建开闭所；方案二高压进线回路较少，可增加一定数量10kV出线间隔，极大的降低外电引入成本。综合考虑，本项目采用方案二配电方案，经与供电单位沟通，在小区内地块一、地块三分别设置一座开闭所。供电方案详见图6。

图6 保利中交大都汇花园项目供电逻辑接线图

根据南方电网要求，公用配电站宜按“小容量、密布点、短半径”的原则规划，原则上按两台变压器设计；公用配电站应靠近负荷中心，单台干式变压器的容量推荐采用800kVA，不应超过1250kVA，结合项目开发顺序、建筑布局考虑，本项目共设置23座公用配电站、7座自备配电站及4座柴发机房，两座公用开闭所配电至各配电站内。其中，公用配电站需为一级负荷供电，采用两路独立10kV电源+自备柴发机组方式配电；自备配电站为商业用电，采用一路10kV电源方式配电。各配电站间独立计量，满足自备配电站建成移交后各产权单位分开计量需求。

3.3 供电可靠性分析

轨道交通供电系统采用集中式供电方式，中压网络采用开环双环网结构。35kV母线采用单母线分段接线方式，设母线分段断路器。牵引降压混合变电所内0.4kV母线采用单母线分段接线方式，设母线分段断路器，设置三级负荷小母线。特别重要负荷，如FAS、信号等用电负荷自备UPS电源。当一路电源失压时，母线分段断路器失压自投，过流闭锁，同时自动切除三级负荷，另一台配电变压器承担本所供电范围内的动力照明一、二级负荷，失压电源来电后自动恢复供电。当故障解除电源恢复后，再次投入三级负荷。0.4kV进线断路器和母线分段断路器间设电气联锁，实现“3合2”闭锁。

住宅配电网络采用开环单环网结构，0.4kV母线采用单母线分段接线方式，高压、低压均设置联络柜，母联断路器设有延时自投、自投手复、手动投入方式，并具有机械与电气联锁。一台变压器故障时，由同一变电所内另一台变压器负载全部需要保证负荷。考虑到城市电网的各种故障，可能引起全部电源进线同时失去电源，造成停电事故，因此，对于特别重要负荷，需设置柴发机组作为应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供电系统。发电机启动控制柜采集各配电站低压出线断路器失压“与”逻辑信号启动发电机，消防控制室确认火灾发生时可直接手动启动发电机；市电故障时，应急柴油发电机在30s内自动启动完毕并供电给本工程特别重要负荷。

本项目在各区域内设置独立火灾自动报警系统，各区域内FAS系统间可互相传输、显示火灾状态信息。当某一区域发生火灾时，由FAS系统发出信号切除相应区域内非消防负荷。

4 结语

大型TOD综合开发停车场项目应结合项目具体情况，轨道交通由于牵引供电系统制式特殊，需由专用主变集中式供电；其余住宅、商业开发、市政代建工程需统筹考虑，结合周边城市电网条件及不同产权单位独立计量需求，制定合理的供配电系统方案。同时，本项目为EPC工程总承包项目，需从整个项目的角度来看待问题，明确地铁停车场与TOD开发部分的接口，避免分期建设过程中造成的返工或重复工程，控制工程总造价，在满足业主使用需求的前提下，力争找到一个功能与造价的平衡点。在市区土地资源日益稀少的情况下，地铁停车场设计中会越来越多的采取这种上盖开发的形式，对设计人员要求也越来越高，本文结合湖涌TOD设计实例，对此类项目提出一些探讨性意见，以供今后其他类似项目设计参考。