地鐵主變電所的方案設(shè)計

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【摘要】地鐵主變電所方案設(shè)計是地鐵總體方案階段設(shè)計工作非常重要的一個環(huán)節(jié)。本文結(jié)合南京地鐵十一號線新建主變?yōu)楸尘皝砭唧w談下新線總體方案階段該如何考慮主變的設(shè)計方案。主變設(shè)計內(nèi)容繁多，本次只針對方案階段新建主變電站選址、主變布置、110kV和35kV主接線等方面做深入探討。

【關(guān)鍵詞】地鐵；主變電所；主變選址；主接線

引言

主變電站是地鐵線路的供電核心，一條地鐵線路動輒二十幾公里，主變電站的設(shè)置方案對地鐵線路的影響是巨大的。如果主變電站設(shè)置不當(dāng)，大者會造成周邊線路無法實現(xiàn)資源、土地資源的浪費(fèi)、周圍居民的投訴，小者會造成電纜的巨大額外損耗，電纜壓降過大帶來的安全性等等問題。

1新建主所必要性分析

本工程線路全長27km，其中高架段1.1km，地下段25.9km，設(shè)車站20座，車輛段1座，橫跨浦口區(qū)，本工程與7條線路有換乘。原規(guī)劃主所有：寧和線（S3）：朱石路主所（已建成），10號線：濱江大道主所（已建成），寧天線（S8）：大廠東主所（已建成）。浦口主變（本線新建，本文重點(diǎn)談?wù)摚?。根?jù)本期線網(wǎng)規(guī)劃，江北地區(qū)新增線路較多，11號線、13號線、4號線二期、15號線，S8線二期，僅靠原規(guī)劃主所供電能力不足，新建主所是必要的。根據(jù)主變電所資源共享方案，朱石路主所為寧和、11號線共享主所，由于江北區(qū)域線路建設(shè)的提前，朱石路主所目前沒有為11號線預(yù)留供電的容量，大廠東主所沒有考慮為11號線供電，建議11號線僅采用濱江大道主所作為一個主供供電。為保證供電可靠性，一條線路至少保證兩個主所供電，所以本線需要再新建一個主所。

2主變電所設(shè)置方案主要決定因素

2.1站址選擇原則上需滿足以下要求

（1）規(guī)劃主變電所分布時，應(yīng)考慮供電負(fù)荷的合理分配，同時以整體線網(wǎng)觀念布局設(shè)置，便于主變電所資源共享。（2）當(dāng)一座主變解列退出時，支援供電的主變能夠滿足該線路遠(yuǎn)期一、二級用電負(fù)荷的需求。（3）選址應(yīng)符合城市總體規(guī)劃用地布局要求、便于進(jìn)出線、避開易燃易爆區(qū)和嚴(yán)重污穢區(qū)等。（4）選址應(yīng)盡量避免設(shè)在建筑物密集的中心城區(qū)，減少拆遷，便于落實站址。（5）主變電所布局規(guī)劃以軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃、城市規(guī)劃為依據(jù)，根據(jù)線網(wǎng)建設(shè)時序，統(tǒng)籌規(guī)劃線網(wǎng)主變電所布局。（6）主變電所位置選擇需考慮安全可靠性要求，靠近負(fù)荷中心，鄰近軌道交通線路布置。

2.2主變電所是否考慮資源共享

本工程與7條線路換乘，在有條件的情況下，應(yīng)考慮與相鄰線路的主變電所資源共享，以節(jié)省電力系統(tǒng)及土建資源。

2.3主變電所外部電源引入方案是否具有可實施性

主變電所電源引入的電源點(diǎn)、路徑以及敷設(shè)方式除滿足地鐵負(fù)荷的需求外，還應(yīng)考慮工程的可實施性。因此，需結(jié)合外部電源的容量、倉位以及城市規(guī)劃等因素綜合考慮，確定本工程實施方案。

3主變電所設(shè)置

3.1主變電所設(shè)置優(yōu)化方案

結(jié)合外部電源及主變電所資源共享方案，本工程推薦新建浦口主變電所，并利用既有10號線濱江大道主變電所供電。新建主所應(yīng)該可以分擔(dān)既有濱江大道主所的負(fù)荷，同時4號線二期、S8線二期工程也需要本主所供電，同時為15號線供電預(yù)留土建條件。

3.2新建主所站址選擇

結(jié)合南京地鐵十一號線一期工程供電系統(tǒng)方案，推薦在本線大橋站附近新建浦口主變電所。大橋站位于南京市浦口區(qū)浦珠北路與大橋北路路口，為地鐵十一號線一期與S8號線換乘車站，車站四周無無易燃易爆和大氣嚴(yán)重污染的企業(yè)或單位，有利于主變電所布置。站址場地現(xiàn)狀平坦，交通便利，有利于設(shè)備運(yùn)輸和消防救援。

3.3校驗外部電源引入可行性

3.3.1電源引入浦口主變電所位于南京市浦口區(qū)，附近主要有城南河、山江、沿泰變3座220kV變電站，沿泰變由于容量不大，規(guī)劃為后期其他變電站供電。現(xiàn)只考慮城南河和山江變。電源根據(jù)與南京市電力設(shè)計院的溝通，浦口主變電所外部電源可從城南河變電站引一回110kVT接電源，供電距離約7.5km，從山江變電站引一回110kV專線電源，供電距離約3.2km.3.3.2電源通道城南河變至浦口主變電所的電源通道可設(shè)置于江北大道快速路附近的的狹長地帶，山江變至浦口主變電所的電纜可延珍珠街敷設(shè)，兩區(qū)域基本無大型建筑物，電源通道可采用在道路旁邊或附近設(shè)置電纜排管或電纜隧道。3.3.3外部電源引入線路輸電方式根據(jù)本工程在南京市的地理位置，結(jié)合南京市地方電網(wǎng)市內(nèi)采用電纜入地敷設(shè)的供電特點(diǎn)，推薦本工程主變電所外部電源采用電纜輸電方式。綜上所述，新建浦口主變電源引入條件良好，選址可行。

4主變電所總平面及平面布置

4.1總平面布置

主變電站采用全戶內(nèi)布置形式，建筑物成長方形布置、布置于場地中央。站區(qū)內(nèi)有主變電所本體、電纜溝及消防水池等建筑物、構(gòu)筑物，站址場坪呈長方形，長約80m，寬約40m，站區(qū)占地面積3200m2。站區(qū)內(nèi)設(shè)環(huán)形消防通道及主變運(yùn)輸?shù)缆罚劳ǖ缹?.0m，主變運(yùn)輸?shù)缆穼?.0m。

4.2建筑平面布置

變電站建筑設(shè)計為地下一層、地上二層布置形式。主變電所建筑長度約為50m，寬約為26m，室內(nèi)外高差1.5m，建筑高度12m，建筑面積約為3500m2，占地面積約為1300m2。變電站室內(nèi)外高差1.5m，地下室層高3.0m，一層層高為5.0m，二層層高為5.0m。建筑總高度為11.5m。

5新建浦口主變電所電氣設(shè)計方案

5.1主變電所的接線方式

根據(jù)主變電所資源共享方案，本工程浦口主變電所為11號線、4號線二期、S8線供電，并為遠(yuǎn)期15號線預(yù)留土建條件，為最大限度減小設(shè)備故障影響的供電范圍，采用110kV進(jìn)線共用、主變壓器分設(shè)的共享方式，與本工程同期的4號線二期、S8線與本工程共用2臺主變，為遠(yuǎn)期15號線預(yù)留兩臺變壓器土建條件。

5.2主變壓器容量

近期正常情況下浦口主變電站單臺主變壓器負(fù)荷為10.8MVA，濱江大道主變電站解列情況下負(fù)荷最大，為25.6MVA，由于目前資料尚不穩(wěn)定，負(fù)荷按照與本工程同等規(guī)?？紤]，每段母線為4號線二期預(yù)留16MVA容量，為S8線二期預(yù)留6MVA容量，近期安裝容量需為2×50MVA。15號線屬于遠(yuǎn)期線路，預(yù)留兩臺變壓器安裝條件。

5.3110kV側(cè)接線形式

主變電所110kV側(cè)主要有兩種接線形式，一種是內(nèi)橋接線形式，另一種為線路變壓器組接線形式。兩種接線形式的比較詳見表1。以上比較，兩種接線方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。內(nèi)橋接線方式的內(nèi)橋開關(guān)可能影響電力系統(tǒng)運(yùn)行方式，而且在110kV側(cè)設(shè)備的實際操作時，必須經(jīng)供電部門調(diào)度的同意，內(nèi)橋接線運(yùn)行調(diào)度復(fù)雜。目前南京已運(yùn)營及在建地鐵主變電所110kV側(cè)主接線均采用線路變壓器組接線方式。因此，建議新建浦口主變電所110kV側(cè)主接線設(shè)計中采用線路變壓器組接線方式。

5.435kV側(cè)接線形式

本工程主變電所考慮共享。對于共享主變電所35kV側(cè)接線方式，目前主要有兩級母線、T接、母線非獨(dú)立設(shè)置三種。5.4.1兩級母線接線方式此接線方式的特點(diǎn)：各工程35kV系統(tǒng)之間相對獨(dú)立，對于不同工程的控制及電費(fèi)計量可通過公用母線向各線供電的饋線開關(guān)實現(xiàn)，35kV專用母線饋線斷路器的拒動也均可以通過上述開關(guān)跳閘實現(xiàn)故障隔離。此種接線形式比較適用于共享主變電所線路較多、距離較遠(yuǎn)，且饋線回路較多，電纜廊道空間受限，各條線路之間的建設(shè)時序可以相差較大的線路。5.4.2T型接線方式此接線方式的特點(diǎn)：各工程35kV系統(tǒng)之間相對獨(dú)立，對于不同工程的控制及電費(fèi)計量可通過專用母線進(jìn)線開關(guān)實現(xiàn)。35kV專用母線饋線斷路器的拒動均可以通過進(jìn)線斷路器的跳閘實現(xiàn)故障隔離。共享線路接入系統(tǒng)時，需對主變壓器差動保護(hù)進(jìn)行調(diào)整，但在先期準(zhǔn)備工作做好的情況下，不會影響線路運(yùn)營，適用于主變電所位于2條或多條線路的交匯處，且線路的建設(shè)時間相差較長的共享主變電所的35kV接線形式。5.4.3母線非獨(dú)立設(shè)置接線方式主變壓器二次側(cè)設(shè)一級35kV母線，此母線直接向本工程各供電分區(qū)饋出電纜，共享線路母線的進(jìn)線也從此母線上引出。此接線方式特點(diǎn)：兩個工程供電系統(tǒng)之間的獨(dú)立性相對較差，適用于預(yù)留分區(qū)及饋線數(shù)量較少的情況，因此本線不推薦采用。新建浦口主變電站與其他線路共享，T接或兩級母線接線形式均適用于本線，南京市共享主變電所35kV側(cè)基本采用的是兩級母線接線方式，為使南京市軌道交通線路接線方式統(tǒng)一，新建浦口主變電所35kV側(cè)接線方式推薦采用兩級母線接線方式。

6結(jié)束語

目前城市軌道交通建設(shè)的開發(fā)力度之大，城市線網(wǎng)越來越密，加之城市發(fā)展帶來土地的巨大增值和土地儲備量的緊缺，主變電站資源共享已成為主變設(shè)計前期考慮的共識，主變選址和主接線問題顯得尤其重要。所以主變方案設(shè)計階段，如何做好主變選址工作及相關(guān)共享主接線方案是軌道交通設(shè)計前期需要做的重點(diǎn)研究。

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作者:李小明 單位:廣州地鐵設(shè)計研究院有限公司