城市轨道交通降压变电所设置方式研究

引言

城轨供电系统由牵引供电系统和动力照明系统组成,其中动力照明系统肩负着为确保列车安全运行的信号系统、确保城市轨道交通正常运营的屏蔽门系统、火灾自动报警系统、通风空调系统、事故照明、工作照明等设备提供交流用电的重任。

动力照明系统包括降压变电所和低压配电系统,降压变电所是整个动力照明系统的能源基础,其接受主变电所的中压电或者城市电网的中压电,将中压电能降压变为380V交流低压电能,为车站、车站左右半个区间、车辆段(停车场)及控制中心所有低压设备供给电源。降压变电所位置和数量设置的合理与否将直接影响低压用电负荷的用电质量,因此必须合理设置降压变电所。

1降压变电所数量的确定

在满足各种低压负荷供电要求的情况下,考虑到经济性技术指标,降压变电所数量越少越好。车站、车辆段(停车场)、控制中心大楼和区间建筑规模大小不同,结构形式也不尽相同,对于供电独立性、安全性和可靠性的要求也不同,因此变电所数量的设置也有所区别。

1.1车站

城市轨道交通车站按建筑形式可以分为地面车站、高架车站和地下车站三种不同类型。大部分地铁车站站厅站台层中间部分为公共区,两端为设备区,大部分的电气设备都集中布置在两端的设备区。当地下车站长度小于200m时,对于照明用电设备,考虑到建设成本,一般是在车站一端设置降压变电所,另一端设置低压配电室,其中车站一端用电设备的电源取自降压变电所,另一端用电设备的电源取自低压配电室。对于动力用电设备,绝大部分是环控设备,车站两端的环控设备用房专门设置环控电控室,这样,环控负荷末端配电线路相对较短,环控负荷用电直接从环控电控室获得。

若地下车站车站长度超过230m或建筑面积大于1万m2,在低压用电负荷分布相对均匀的情况下,通常是在车站一端设置一座降压变电所,在车站另一端设置一座跟随式变电所,其内设两台降压变压器和400V低压开关柜,动力变压器的电源通过降压变电所中压侧的两路馈线开关取得。

高架车站和地面车站是和大自然相通的,环控系统的设置相对比较简单,用电负荷的数量大大低于地下车站,所以在高架和地面车站设置一座降压变电所就可以保证低压用电负荷的供给。

1.2车辆段(停车场)

车辆段(停车场)是车辆停放、检修、运行的所在地,除了设置有综合维修基地外,还设置有综合办公楼、员工培训中心等基地,整体规模相对较大,因此低压用电负荷比较多,而且分布位置较散。通常情况下,地铁车辆段会设置两座降压变电所,其中一座为独立的降压变电所,一座为跟随式降压变电所,前者考虑与车辆段牵引变电所合建构成混合变电所,主要供给综合办公楼、信号值班楼动力照明负荷低压电源;后者通过混合变电所中压侧馈线开关获得两路进线电源,为停车库、检修车间等地的动力照明设备提供低压电源。

1.3控制中心大楼

控制中心,即地铁行车运行的中枢神经,是地铁正常运营、行车组织、设备维修维护的调度指挥中心,除此以外,还有很大部分建筑物具备办公功能。

控制中心大厅及其附属的设备房间是为城市轨道交通运行线路、全线所有的车站及车辆段、停车场的调度指挥与运营管理服务的,它对电源无论是安全性要求还是可靠性要求都是很高的,由于其所占面积较小,低压用电负荷较少,因此设置一座降压变电所,就可以提供足够的电源给低压用电负荷。考虑办公室在整个控制中心中占据大部分面积,低压用电负荷将会有所增加,因此,降压变电所中设置两台配电变压器时,变压器的容量要在原来的基础上有所增加。

1.4区间

在地铁运营线路中,地下车站左右两侧相邻的半个区间的低压负荷主要有事故风机、照明、设备检修电源等,地面和高架车站的区间只有检修电源和照明,这些负荷的用电由车站降压变电所提供,因此不单独设置降压变电所。但是如果隧道区间特别长,或者是配置了大容量排水泵、大容量风机等设备,在综合比较电压质量和经济技术的条件下,可考虑设置一座跟随式降压变电所。

2降压变电所位置的选择

降压变电所位置选择时要结合以下几方面的因素综合考虑:(1)降压变电所应尽量接近负荷中心,方便电缆线路的接入与引出;(2)考虑到降压变电所设备体积大、重量大,应尽量便于设备的运输与吊装;(3)变电所全部的电气设备应远离腐蚀性气体、污染源、有火灾或者经常积水的地方。总而言之,降压变电所位置的选择应综合考虑实际情况和动力照明供电系统本身的要求,合理设置。

通常情况下,为了减少工程投资,无论是地下车站还是高架和地面车站,降压变电所应尽可能和车站合建。如果车站设置有牵引变电所,降压变电所还应尽可能和牵引变电所合建。车辆段的降压变电所也要与牵引变电所合建,考虑到控制中心对电源的特殊性要求,其降压变电所要单独建设[2]。

2.1正线

(1)地面/高架车站由于其低压用电设备较少,而且分布比较均匀,因此在车站的两侧均可以设置降压变电所。考虑到设备运输方便和电缆敷设简单,对于地面车站,地面一般作为站台层,降压变电所设备房间一般会选择设置在站台层:对于高架车站,地面作为站厅层,高架作为站台层,设备机房可以任意选择在站台层或站厅层。

(2)地下车站,当负荷分布均匀时,可以在车站两端任意设置:当负荷分布不均匀时,应设置在负荷较重的一端。考虑到设备运输方便和电缆接线简单,设备房间通常会选择在站台层。

(3)对于规模大的地下区间,可以设置跟随式降压变电所。

2.2区间

对于规模较大的区间或者负荷大的区间,可在隧道区间风道外侧或者利用盾构竖井设置跟随式降压变电所。

2.3车辆段(停车场)

车辆段(停车场)牵引变电所一般靠近综合维修基地,因此降压变电所可以和牵引变电所合建,为综合办公区、信号值班楼等建筑物供电,跟随式降压变电所为维修用电及其附属建筑提供电源。

2.4控制中心

控制中心的降压变电所可根据建筑物的结构形式,选择在地面或者地下。

3结语

综上所述,降压变电所的位置和数量设置应结合低压用电负荷的分布与大小、车站结构与规模、周围环境因素、经济技术等多方面综合考虑。在满足供电系统要求的前提下,降压变电所应尽可能与车站合建,尽可能与牵引变电所合建。