引言

城軌供電系統(tǒng)由牽引供電系統(tǒng)和動(dòng)力照明系統(tǒng)組成,其中動(dòng)力照明系統(tǒng)肩負(fù)著為確保列車(chē)安全運(yùn)行的信號(hào)系統(tǒng)、確保城市軌道交通正常運(yùn)營(yíng)的屏蔽門(mén)系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(chē)站、車(chē)站左右半個(gè)區(qū)間、車(chē)輛段(停車(chē)場(chǎng))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(chē)站、車(chē)輛段(停車(chē)場(chǎng))、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(duì)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(chē)站

城市軌道交通車(chē)站按建筑形式可以分為地面車(chē)站、高架車(chē)站和地下車(chē)站三種不同類(lèi)型。大部分地鐵車(chē)站站廳站臺(tái)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?chē)站長(zhǎng)度小于200m時(shí),對(duì)于照明用電設(shè)備,考慮到建設(shè)成本,一般是在車(chē)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(chē)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(duì)于動(dòng)力用電設(shè)備,絕大部分是環(huán)控設(shè)備,車(chē)站兩端的環(huán)控設(shè)備用房專(zhuān)門(mén)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(duì)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(chē)站車(chē)站長(zhǎng)度超過(guò)230m或建筑面積大于1萬(wàn)m2,在低壓用電負(fù)荷分布相對(duì)均勻的情況下,通常是在車(chē)站一端設(shè)置一座降壓變電所,在車(chē)站另一端設(shè)置一座跟隨式變電所,其內(nèi)設(shè)兩臺(tái)降壓變壓器和400V低壓開(kāi)關(guān)柜,動(dòng)力變壓器的電源通過(guò)降壓變電所中壓側(cè)的兩路饋線開(kāi)關(guān)取得。

高架車(chē)站和地面車(chē)站是和大自然相通的,環(huán)控系統(tǒng)的設(shè)置相對(duì)比較簡(jiǎn)單,用電負(fù)荷的數(shù)量大大低于地下車(chē)站,所以在高架和地面車(chē)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(chē)輛段(停車(chē)場(chǎng))

車(chē)輛段(停車(chē)場(chǎng))是車(chē)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(duì)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(chē)輛段會(huì)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(chē)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(hào)值班樓動(dòng)力照明負(fù)荷低壓電源;后者通過(guò)混合變電所中壓側(cè)饋線開(kāi)關(guān)獲得兩路進(jìn)線電源,為停車(chē)庫(kù)、檢修車(chē)間等地的動(dòng)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(chē)運(yùn)行的中樞神經(jīng),是地鐵正常運(yùn)營(yíng)、行車(chē)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(chē)站及車(chē)輛段、停車(chē)場(chǎng)的調(diào)度指揮與運(yùn)營(yíng)管理服務(wù)的,它對(duì)電源無(wú)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?？紤]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(huì)有所增加,因此,降壓變電所中設(shè)置兩臺(tái)配電變壓器時(shí),變壓器的容量要在原來(lái)的基礎(chǔ)上有所增加。

1.4區(qū)間

在地鐵運(yùn)營(yíng)線路中,地下車(chē)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(chē)站的區(qū)間只有檢修電源和照明,這些負(fù)荷的用電由車(chē)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(zhǎng),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(dòng)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(wú)論是地下車(chē)站還是高架和地面車(chē)站,降壓變電所應(yīng)盡可能和車(chē)站合建。如果車(chē)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(chē)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(duì)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(chē)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(chē)站的兩側(cè)均可以設(shè)置降壓變電所?？紤]到設(shè)備運(yùn)輸方便和電纜敷設(shè)簡(jiǎn)單,對(duì)于地面車(chē)站,地面一般作為站臺(tái)層,降壓變電所設(shè)備房間一般會(huì)選擇設(shè)置在站臺(tái)層:對(duì)于高架車(chē)站,地面作為站廳層,高架作為站臺(tái)層,設(shè)備機(jī)房可以任意選擇在站臺(tái)層或站廳層。

(2)地下車(chē)站,當(dāng)負(fù)荷分布均勻時(shí),可以在車(chē)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(jiǎn)單,設(shè)備房間通常會(huì)選擇在站臺(tái)層。

(3)對(duì)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(duì)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(chē)輛段(停車(chē)場(chǎng))

車(chē)輛段(停車(chē)場(chǎng))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(hào)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(yǔ)

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(chē)站結(jié)構(gòu)與規(guī)模、周?chē)h(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(chē)站合建,盡可能與牽引變電所合建。