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)肩負著為確保列車安全運行的信號系統(tǒng)、確保城市軌道交通正常運營的屏蔽門系統(tǒng)、火災自動報警系統(tǒng)、通風空調系統(tǒng)、事故照明、工作照明等設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),降壓變電所是整個動力照明系統(tǒng)的能源基礎,其接受主變電所的中壓電或者城市電網的中壓電,將中壓電能降壓變?yōu)?80V交流低壓電能,為車站、車站左右半個區(qū)間、車輛段(停車場)及控制中心所有低壓設備供給電源。降壓變電所位置和數(shù)量設置的合理與否將直接影響低壓用電負荷的用電質量,因此必須合理設置降壓變電所。

1降壓變電所數(shù)量的確定

在滿足各種低壓負荷供電要求的情況下,考慮到經濟性技術指標,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,結構形式也不盡相同,對于供電獨立性、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),兩端為設備區(qū),大部分的電氣設備都集中布置在兩端的設備區(qū)。當?shù)叵萝囌鹃L度小于200m時,對于照明用電設備,考慮到建設成本,一般是在車站一端設置降壓變電所,另一端設置低壓配電室,其中車站一端用電設備的電源取自降壓變電所,另一端用電設備的電源取自低壓配電室。對于動力用電設備,絕大部分是環(huán)控設備,車站兩端的環(huán)控設備用房專門設置環(huán)控電控室,這樣,環(huán)控負荷末端配電線路相對較短,環(huán)控負荷用電直接從環(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,在低壓用電負荷分布相對均勻的情況下,通常是在車站一端設置一座降壓變電所,在車站另一端設置一座跟隨式變電所,其內設兩臺降壓變壓器和400V低壓開關柜,動力變壓器的電源通過降壓變電所中壓側的兩路饋線開關取得。

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

1.2車輛段(停車場)

車輛段(停車場)是車輛停放、檢修、運行的所在地,除了設置有綜合維修基地外,還設置有綜合辦公樓、員工培訓中心等基地,整體規(guī)模相對較大,因此低壓用電負荷比較多,而且分布位置較散。通常情況下,地鐵車輛段會設置兩座降壓變電所,其中一座為獨立的降壓變電所,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荷低壓電源;后者通過混合變電所中壓側饋線開關獲得兩路進線電源,為停車庫、檢修車間等地的動力照明設備提供低壓電源。

1.3控制中心大樓

控制中心,即地鐵行車運行的中樞神經,是地鐵正常運營、行車組織、設備維修維護的調度指揮中心,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備房間是為城市軌道交通運行線路、全線所有的車站及車輛段、停車場的調度指揮與運營管理服務的,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,低壓用電負荷較少,因此設置一座降壓變電所,就可以提供足夠的電源給低壓用電負荷?？紤]辦公室在整個控制中心中占據(jù)大部分面積,低壓用電負荷將會有所增加,因此,降壓變電所中設置兩臺配電變壓器時,變壓器的容量要在原來的基礎上有所增加。

1.4區(qū)間

在地鐵運營線路中,地下車站左右兩側相鄰的半個區(qū)間的低壓負荷主要有事故風機、照明、設備檢修電源等,地面和高架車站的區(qū)間只有檢修電源和照明,這些負荷的用電由車站降壓變電所提供,因此不單獨設置降壓變電所。但是如果隧道區(qū)間特別長,或者是配置了大容量排水泵、大容量風機等設備,在綜合比較電壓質量和經濟技術的條件下,可考慮設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要結合以下幾方面的因素綜合考慮:(1)降壓變電所應盡量接近負荷中心,方便電纜線路的接入與引出;(2)考慮到降壓變電所設備體積大、重量大,應盡量便于設備的運輸與吊裝;(3)變電所全部的電氣設備應遠離腐蝕性氣體、污染源、有火災或者經常積水的地方?？偠灾?降壓變電所位置的選擇應綜合考慮實際情況和動力照明供電系統(tǒng)本身的要求,合理設置。

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,降壓變電所應盡可能和車站合建。如果車站設置有牽引變電所,降壓變電所還應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建設[2]。

2.1正線

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

(2)地下車站,當負荷分布均勻時,可以在車站兩端任意設置:當負荷分布不均勻時,應設置在負荷較重的一端?？紤]到設備運輸方便和電纜接線簡單,設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)間或者負荷大的區(qū)間,可在隧道區(qū)間風道外側或者利用盾構豎井設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)建筑物的結構形式,選擇在地面或者地下。

3結語

綜上所述,降壓變電所的位置和數(shù)量設置應結合低壓用電負荷的分布與大小、車站結構與規(guī)模、周圍環(huán)境因素、經濟技術等多方面綜合考慮。在滿足供電系統(tǒng)要求的前提下,降壓變電所應盡可能與車站合建,盡可能與牽引變電所合建。