城市軌道交通降壓變電所設(shè)置方式研究

引言

城軌供電系統(tǒng)由牽引供電系統(tǒng)和動力照明系統(tǒng)組成,其中動力照明系統(tǒng)肩負(fù)著為確保列車安全運(yùn)行的信號系統(tǒng)、確保城市軌道交通正常運(yùn)營的屏蔽門系統(tǒng)、火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、事故照明、工作照明等設(shè)備提供交流用電的重任。

動力照明系統(tǒng)包括降壓變電所和低壓配電系統(tǒng),降壓變電所是整個(gè)動力照明系統(tǒng)的能源基礎(chǔ),其接受主變電所的中壓電或者城市電網(wǎng)的中壓電,將中壓電能降壓變?yōu)?80V交流低壓電能,為車站、車站左右半個(gè)區(qū)間、車輛段(停車場)及控制中心所有低壓設(shè)備供給電源。降壓變電所位置和數(shù)量設(shè)置的合理與否將直接影響低壓用電負(fù)荷的用電質(zhì)量,因此必須合理設(shè)置降壓變電所。

1降壓變電所數(shù)量的確定

在滿足各種低壓負(fù)荷供電要求的情況下,考慮到經(jīng)濟(jì)性技術(shù)指標(biāo),降壓變電所數(shù)量越少越好。車站、車輛段(停車場)、控制中心大樓和區(qū)間建筑規(guī)模大小不同,結(jié)構(gòu)形式也不盡相同,對于供電獨(dú)立性、安全性和可靠性的要求也不同,因此變電所數(shù)量的設(shè)置也有所區(qū)別。

1.1車站

城市軌道交通車站按建筑形式可以分為地面車站、高架車站和地下車站三種不同類型。大部分地鐵車站站廳站臺層中間部分為公共區(qū),兩端為設(shè)備區(qū),大部分的電氣設(shè)備都集中布置在兩端的設(shè)備區(qū)。當(dāng)?shù)叵萝囌鹃L度小于200m時(shí),對于照明用電設(shè)備,考慮到建設(shè)成本,一般是在車站一端設(shè)置降壓變電所,另一端設(shè)置低壓配電室,其中車站一端用電設(shè)備的電源取自降壓變電所,另一端用電設(shè)備的電源取自低壓配電室。對于動力用電設(shè)備,絕大部分是環(huán)控設(shè)備,車站兩端的環(huán)控設(shè)備用房專門設(shè)置環(huán)控電控室,這樣,環(huán)控負(fù)荷末端配電線路相對較短,環(huán)控負(fù)荷用電直接從環(huán)控電控室獲得。

若地下車站車站長度超過230m或建筑面積大于1萬m2,在低壓用電負(fù)荷分布相對均勻的情況下,通常是在車站一端設(shè)置一座降壓變電所,在車站另一端設(shè)置一座跟隨式變電所,其內(nèi)設(shè)兩臺降壓變壓器和400V低壓開關(guān)柜,動力變壓器的電源通過降壓變電所中壓側(cè)的兩路饋線開關(guān)取得。

高架車站和地面車站是和大自然相通的,環(huán)控系統(tǒng)的設(shè)置相對比較簡單,用電負(fù)荷的數(shù)量大大低于地下車站,所以在高架和地面車站設(shè)置一座降壓變電所就可以保證低壓用電負(fù)荷的供給。

1.2車輛段(停車場)

車輛段(停車場)是車輛停放、檢修、運(yùn)行的所在地,除了設(shè)置有綜合維修基地外,還設(shè)置有綜合辦公樓、員工培訓(xùn)中心等基地,整體規(guī)模相對較大,因此低壓用電負(fù)荷比較多,而且分布位置較散。通常情況下,地鐵車輛段會設(shè)置兩座降壓變電所,其中一座為獨(dú)立的降壓變電所,一座為跟隨式降壓變電所,前者考慮與車輛段牽引變電所合建構(gòu)成混合變電所,主要供給綜合辦公樓、信號值班樓動力照明負(fù)荷低壓電源;后者通過混合變電所中壓側(cè)饋線開關(guān)獲得兩路進(jìn)線電源,為停車庫、檢修車間等地的動力照明設(shè)備提供低壓電源。

1.3控制中心大樓

控制中心,即地鐵行車運(yùn)行的中樞神經(jīng),是地鐵正常運(yùn)營、行車組織、設(shè)備維修維護(hù)的調(diào)度指揮中心,除此以外,還有很大部分建筑物具備辦公功能。

控制中心大廳及其附屬的設(shè)備房間是為城市軌道交通運(yùn)行線路、全線所有的車站及車輛段、停車場的調(diào)度指揮與運(yùn)營管理服務(wù)的,它對電源無論是安全性要求還是可靠性要求都是很高的,由于其所占面積較小,低壓用電負(fù)荷較少,因此設(shè)置一座降壓變電所,就可以提供足夠的電源給低壓用電負(fù)荷。考慮辦公室在整個(gè)控制中心中占據(jù)大部分面積,低壓用電負(fù)荷將會有所增加,因此,降壓變電所中設(shè)置兩臺配電變壓器時(shí),變壓器的容量要在原來的基礎(chǔ)上有所增加。

1.4區(qū)間

在地鐵運(yùn)營線路中,地下車站左右兩側(cè)相鄰的半個(gè)區(qū)間的低壓負(fù)荷主要有事故風(fēng)機(jī)、照明、設(shè)備檢修電源等,地面和高架車站的區(qū)間只有檢修電源和照明,這些負(fù)荷的用電由車站降壓變電所提供,因此不單獨(dú)設(shè)置降壓變電所。但是如果隧道區(qū)間特別長,或者是配置了大容量排水泵、大容量風(fēng)機(jī)等設(shè)備,在綜合比較電壓質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)技術(shù)的條件下,可考慮設(shè)置一座跟隨式降壓變電所。

2降壓變電所位置的選擇

降壓變電所位置選擇時(shí)要結(jié)合以下幾方面的因素綜合考慮:(1)降壓變電所應(yīng)盡量接近負(fù)荷中心,方便電纜線路的接入與引出;(2)考慮到降壓變電所設(shè)備體積大、重量大,應(yīng)盡量便于設(shè)備的運(yùn)輸與吊裝;(3)變電所全部的電氣設(shè)備應(yīng)遠(yuǎn)離腐蝕性氣體、污染源、有火災(zāi)或者經(jīng)常積水的地方。總而言之,降壓變電所位置的選擇應(yīng)綜合考慮實(shí)際情況和動力照明供電系統(tǒng)本身的要求,合理設(shè)置。

通常情況下,為了減少工程投資,無論是地下車站還是高架和地面車站,降壓變電所應(yīng)盡可能和車站合建。如果車站設(shè)置有牽引變電所,降壓變電所還應(yīng)盡可能和牽引變電所合建。車輛段的降壓變電所也要與牽引變電所合建,考慮到控制中心對電源的特殊性要求,其降壓變電所要單獨(dú)建設(shè)[2]。

2.1正線

(1)地面/高架車站由于其低壓用電設(shè)備較少,而且分布比較均勻,因此在車站的兩側(cè)均可以設(shè)置降壓變電所。考慮到設(shè)備運(yùn)輸方便和電纜敷設(shè)簡單,對于地面車站,地面一般作為站臺層,降壓變電所設(shè)備房間一般會選擇設(shè)置在站臺層:對于高架車站,地面作為站廳層,高架作為站臺層,設(shè)備機(jī)房可以任意選擇在站臺層或站廳層。

(2)地下車站,當(dāng)負(fù)荷分布均勻時(shí),可以在車站兩端任意設(shè)置:當(dāng)負(fù)荷分布不均勻時(shí),應(yīng)設(shè)置在負(fù)荷較重的一端?？紤]到設(shè)備運(yùn)輸方便和電纜接線簡單,設(shè)備房間通常會選擇在站臺層。

(3)對于規(guī)模大的地下區(qū)間,可以設(shè)置跟隨式降壓變電所。

2.2區(qū)間

對于規(guī)模較大的區(qū)間或者負(fù)荷大的區(qū)間,可在隧道區(qū)間風(fēng)道外側(cè)或者利用盾構(gòu)豎井設(shè)置跟隨式降壓變電所。

2.3車輛段(停車場)

車輛段(停車場)牽引變電所一般靠近綜合維修基地,因此降壓變電所可以和牽引變電所合建,為綜合辦公區(qū)、信號值班樓等建筑物供電,跟隨式降壓變電所為維修用電及其附屬建筑提供電源。

2.4控制中心

控制中心的降壓變電所可根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)形式,選擇在地面或者地下。

3結(jié)語

綜上所述,降壓變電所的位置和數(shù)量設(shè)置應(yīng)結(jié)合低壓用電負(fù)荷的分布與大小、車站結(jié)構(gòu)與規(guī)模、周圍環(huán)境因素、經(jīng)濟(jì)技術(shù)等多方面綜合考慮。在滿足供電系統(tǒng)要求的前提下,降壓變電所應(yīng)盡可能與車站合建,盡可能與牽引變電所合建。