軌道交通主變電所前期規(guī)劃設(shè)計原則及典型設(shè)計方案研究

常新亮

（成都軌道建設(shè)管理有限公司，四川成都 610041)

0 引言

隨著成都城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)模越來越大，軌道交通城市用地日益緊張，作為提供軌道交通用電的主變電所，受到了許多市民的關(guān)注，很多的周邊居民開始擔(dān)心變電所電磁輻射、憂慮城市景觀，因此主變電所建設(shè)更容易受到規(guī)劃部門和市民投訴等綜合因素的影響，解決主變電所用地規(guī)劃問題變得日益困難。同時，軌道交通線網(wǎng)的加密需要從越來越多的城市電網(wǎng)變電站引入110kV 電源。軌道交通用電導(dǎo)致城市電網(wǎng)負(fù)荷的加重，需要電力公司技術(shù)部門重視，更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目紤]系統(tǒng)接入方案的批復(fù)，因此影響了主變電所工程的順利推進(jìn)。受制以上因素，主變電所規(guī)劃用地和接入方案落地過程冗長，主變電所的前期規(guī)劃設(shè)計成了軌道交通建設(shè)的重難點工程，在國內(nèi)個別城市甚至出現(xiàn)了線路開通卻面臨無電可用的尷尬局面，因此在軌道交通前期規(guī)劃設(shè)計階段，開展主變電所用電選址和系統(tǒng)接入方案的制約因素的研究工作，制定好軌道交通主變電所的規(guī)劃設(shè)計原則，并積極做好規(guī)劃部門和電力部門的溝通工作，就顯得尤為重要。這些年，國內(nèi)軌道交通的飛速發(fā)展，軌道交通技術(shù)已趨于成熟，在前期規(guī)劃階段就結(jié)合線路特點、業(yè)主單位需求開展主變電所典型設(shè)計方案研究，可大大節(jié)省后期的設(shè)計周期。

1 主變電所前期規(guī)劃設(shè)計原則

為有效滿足市民的出行需求，城市需要積極開展主變電所建設(shè)，為軌道交通建設(shè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。軌道交通線路在滿足了大量市民公共交通的出行需求的同時，也占用了大量的公共資源。一方面，軌道交通建設(shè)占用了大面積城市建設(shè)用地；另一方面，軌道交通線路用電給公共電網(wǎng)帶來了巨大的用電負(fù)擔(dān)。隨著線網(wǎng)規(guī)模越來越大，城市軌道交通建設(shè)中，主變電所的選址用地和系統(tǒng)接入問題日益突出，成了影響軌道交通建設(shè)的障礙因素。

在規(guī)劃設(shè)計階段，軌道交通主變電所目前的主要困難有兩點：一是與市規(guī)劃層面協(xié)調(diào)主變電所的規(guī)劃用地批復(fù)；二是與供電公司協(xié)調(diào)主變電所的外部電源接入。受城市整體規(guī)劃與景觀協(xié)調(diào)、市民投訴、城市整體電力規(guī)模等多種因素影響的限制，以上問題往往困擾著地鐵建設(shè)者，影響地鐵的建設(shè)進(jìn)度，國內(nèi)個別地鐵線路出現(xiàn)了在開通運(yùn)營前仍無法完全解決上述問題的情況，導(dǎo)致采用部分主變電所解列等不完全供電方式開通試運(yùn)營。對主變電所的設(shè)置原則做好必要的研究，并及時和規(guī)劃、電力部門做好溝通和解釋工作。同時主變電所系統(tǒng)設(shè)計方案相對穩(wěn)定，可以開展標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的研究工作，減少后期的設(shè)計反復(fù)，節(jié)省設(shè)計周期，為后期項目實施提供充裕的時間。

為了解決上述問題，保證后期項目的順利開通運(yùn)營，結(jié)合前期成都地鐵建設(shè)過程中與城市規(guī)劃部門和電力部門對接的經(jīng)驗總結(jié)，從主變電所選址、規(guī)劃技術(shù)、系統(tǒng)接入等三個方面制定了原則，并爭取到了規(guī)劃和電力部門的理解和支持。后期按照該原則進(jìn)行規(guī)劃用地和接入方案的設(shè)計，節(jié)省了大量的協(xié)調(diào)工作。具體設(shè)計原則如下：

1.1 變電站選址原則

一是根據(jù)車輛段或者停車場位置，考慮主變電所選址，各線路之間優(yōu)先考慮共享方式。

二是合理設(shè)置各線路建設(shè)時序及工程分期，保證各項線路工程銜接良好[1]。

三是優(yōu)先考慮與電網(wǎng)接入，盡量減少外部電源工程量。

四是郊區(qū)的主變電選在電網(wǎng)電源點集中區(qū)域，方便就近接入，有效統(tǒng)籌通道資源[2]。

五是根據(jù)線路條件、車輛編組、車輛牽引特性、行車間隔、運(yùn)行速度等因素，進(jìn)行線路供電系統(tǒng)規(guī)劃。

六是規(guī)劃選址階段，直流牽引制式的主變電所，選址面積按照不小于3600m2考慮，交流牽引制式的主變電所面積按照5000m2考慮。

1.2 規(guī)劃技術(shù)原則

一是主變電所應(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心，并靠近線路、主變電所距離線路的電纜通道宜為1km 內(nèi)，最遠(yuǎn)不宜超過3km。

二是共享主變電所考慮同一牽引供電制式的軌道交通線路，原則上應(yīng)考慮兩條線路的共享[3]。

三是DC1500V 直流供電的距離不宜超過30km。

四是AC25kV 交流供電的市區(qū)距離不宜超過25km，郊區(qū)距離不宜超過30km。

1.3 接入原則

一是軌道交通主變電所采取就近接入方式。

二是原則上一個220kV 變電站提供3 個110kV 間隔至不同軌道交通線路主變電所，特殊情況下經(jīng)論證可擴(kuò)展為4 個間隔[4]。

三是國家電網(wǎng)電力網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)化后，利用原有的軌道交通電力線路盡量采取開“II”接入。

以上設(shè)計原則的制定，使得規(guī)劃、電力部門能夠更好的理解主變電所的設(shè)計思路，打消選址和系統(tǒng)引入階段對選址位置、選址面積以及共享原則方面的疑慮，保證了主變電所選址和系統(tǒng)引入的批復(fù)[5]。

2 主變電所典型設(shè)計方案

目前成都地鐵已建成投運(yùn)的線路，存在交流牽引制式、直流牽引制式兩種不同類型的主變電所，主變電所用地方面包含地面主變電所和地下主變電所，幾種形式的主變電所設(shè)計方案不盡相同。出于投資、消防以及后期運(yùn)營維護(hù)等方面的因素，目前國內(nèi)軌道交通工程大多仍采用地面主變電所設(shè)計方案，現(xiàn)僅對采用直流牽引制式的地面主變電所的典型設(shè)計方案做以下介紹。

2.1 總平面布置

站區(qū)場地豎向布置采用平坡式，所內(nèi)道路宜采用內(nèi)環(huán)道路，也可結(jié)合外部市政道路采用外環(huán)道路。內(nèi)部道路一般兼做消防和運(yùn)輸?shù)缆罚瑢挾葹?m，轉(zhuǎn)彎半徑不小于9m，同時滿足主變壓器等大型設(shè)備的運(yùn)輸。所內(nèi)空余場地宜采用碎石或卵石地坪，鼠蛇多的地區(qū)不易種植草坪綠化[6]。

2.2 建筑房間布局

所內(nèi)設(shè)有生產(chǎn)綜合樓、無功補(bǔ)償裝置室、消防泵房和門衛(wèi)室，建筑設(shè)計年限50年。生產(chǎn)綜合樓，按照無人值班設(shè)計，內(nèi)部設(shè)置有主變壓器室、110kV 開關(guān)柜室（凈高為8m）、35kV 配電裝置室、接地變（小電阻）室、主控制室；負(fù)一層設(shè)置電纜夾層，凈高不小于2.2m。

2.3 電氣一次系統(tǒng)

主變電所110kV 側(cè)2 回進(jìn)線，采用2 線2 變線路變壓器組接線方式。主變壓器110kV 中性點采用直接接地方式，通過隔離開關(guān)或間隙串聯(lián)電流互感器接地；35kV 采用單母線分段接線方式，根據(jù)線路情況和供電計算結(jié)果，一般饋出線路8～12 回。35kV 側(cè)為Δ接線，在35kV 每段母線上設(shè)置接地變壓器，接入電阻器，形成35kV 小電阻接地系統(tǒng)的接線型式（技術(shù)條件表，詳見表1）。

表1 技術(shù)條件表

2.4 通風(fēng)系統(tǒng)

全站正常通風(fēng)、事故后通風(fēng)采用自然進(jìn)風(fēng)，機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)。

電纜夾層、主變壓器室、110kV GIS室、35kV 配電裝置室、站用變，接地變室、無功補(bǔ)償室等房間均采用自然進(jìn)風(fēng)，軸流風(fēng)機(jī)機(jī)械排風(fēng)的通風(fēng)方式。另外，含有SF6 氣體的110kV GIS室、35kV 配電裝置室需設(shè)置排除SF6 氣體的機(jī)械通風(fēng)機(jī)。

主變電所的主控制室等房間設(shè)置分體空調(diào)。配電裝置室，設(shè)低噪聲風(fēng)機(jī)機(jī)械送風(fēng)、排風(fēng)。含有SF6氣體的配電裝置室內(nèi)，應(yīng)配置六氟化硫氣體探測器，有毒有害氣體應(yīng)能及時排出；采暖通風(fēng)系統(tǒng)與消防報警系統(tǒng)應(yīng)能聯(lián)動閉鎖，同時具備自動啟停、現(xiàn)場控制和遠(yuǎn)方控制的功能。

2.5 給排水系統(tǒng)

水源宜采用市政自來水水源。由城市供水管網(wǎng)接至生產(chǎn)綜合樓及其他用水點，充分利用所接水源管網(wǎng)的壓力，由其直接供水。室外給水管采直接埋設(shè)于室外地坪下。

站區(qū)內(nèi)污水和廢水排水系統(tǒng)采用污水、雨水分流的方式，采用有組織、自流排放方式。污水、雨水分別接入城市排水管網(wǎng)。室外雨水管、污水管直接埋設(shè)于室外地下。雨水排水管坡度根據(jù)雨水量經(jīng)計算確定[7]。

生活污水先經(jīng)化糞池處理，再通過站區(qū)生活污水排水管、污水檢查井，統(tǒng)一排至附近市政污水排放系統(tǒng)。

主變壓器附近設(shè)有事故油池，含油污水通過暗管排入事故油池，油池有效容積按最大主變油量的60%考慮，經(jīng)油水分離后處理合格的廢水進(jìn)入污水系統(tǒng)，分離出的廢油則應(yīng)及時回收，防止污染環(huán)境。事故油池為地下式，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

場地、屋面雨水經(jīng)雨水口、雨水檢查井、排水管收集后匯入排水集中井,再統(tǒng)一排入市政雨水排放系統(tǒng)。

2.6 消防系統(tǒng)

站內(nèi)設(shè)置一套火災(zāi)報警及控制系統(tǒng)[8]。室內(nèi)外采用移動式化學(xué)滅火器。生產(chǎn)綜合樓建筑體積大于3000m3，設(shè)置室內(nèi)外消防給水系統(tǒng)。電纜從室外進(jìn)入室內(nèi)的入口處，應(yīng)采取防止電纜火災(zāi)蔓延的阻燃及分隔的措施。

火災(zāi)探測報警區(qū)域包括主控制樓、各級電壓配電裝置室及主變壓器等。根據(jù)安裝部位的不同，采用不同類型和原理的探測器，真正做到因地制宜，切實有效地起到防火作用?；馂?zāi)報警控制器設(shè)置在主變電所的消防控制室，當(dāng)有火情發(fā)生時，火災(zāi)報警控制器可及時發(fā)出聲光報警信號，顯示發(fā)生火警的地點?？赏ㄟ^通信接口將信息送至主變電所的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，或通過光纜將信息傳至地鐵集控中心，滿足相應(yīng)系統(tǒng)接口要求。

3 結(jié)語

綜上所述，當(dāng)前國內(nèi)的軌道交通建設(shè)正處于高速發(fā)展階段，主變電所的建設(shè)是城市軌道交通建設(shè)當(dāng)中的基礎(chǔ)工程，同時也是作為軌道交通建設(shè)的重難點工程，需要相關(guān)人員高度重視，結(jié)合實際規(guī)劃和設(shè)計階段，對主變電所的設(shè)置原則做深入的分析研究，提前與電力部門做好溝通和解釋工作。根據(jù)軌道交通建設(shè)的實際情況，切實有效地制定合理的主變電所設(shè)計方案，有效整合相關(guān)資源，推動工程建設(shè)，促進(jìn)城市軌道交通發(fā)展，為市民帶來更好的出行體驗。