浅析城市轨道交通低压配电系统设计

浅析城市轨道交通低压配电系统设计

发表时间：2017-05-23T15:26:54.887Z 来源：《基层建设》2017年4期作者：邰志艳

[导读] 摘要：本文阐述了城市轨道交通低压配电系统内容，对城市轨道交通低压配电系统设计进行分析，以供参考。

铁道第三勘察设计院集团有限公司广东分公司

摘要：本文阐述了城市轨道交通低压配电系统内容，对城市轨道交通低压配电系统设计进行分析，以供参考。

关键词：低压配电；设计

1 城市轨道交通低压配电系统概述

城市轨道交通低压配电系统为除电力机车外的所有机电设备配电并进行控制。城市轨道交通低压配电进线由变电所35kV 引来，供至降压变电所 35/0.4kV变压器，将 35kV降为 380/220V 电源，为设备及管理用房、站厅、站台、区间的机电动力设备和照明灯具等设备供配电和车站环控室内供配电设备的电控制。地铁车站负荷按重要程度分为三级，配电形式不同：

一级负荷由两段低压母线分别带大概 50% 的站厅站台公共区照明负荷，采用交叉配电方式；其余主要系统设备的一级负荷由两路来自变电所不同低压母线的电源供电，一用一备，在末端配电箱处自动切换。环控设备的一级负荷由变电所两段低压母线各引两路电源至环控室的双电源进线柜，两路电源切换后，单回路给环控设备供电。应急照明由双电源切换装置加集中供电式应急电源装置（EPS）供电，正常时由两路市电供电，两路电源自动切换，当两路市电都失电后采用蓄电池逆变供电，EPS 蓄电池持续供电时间不小于60 分钟。

二级负荷：由变电所的一段低压母线电源供电，当只有一路电源时，通过母联断路器保证供电。

三级负荷：由变电所的三级负荷母线供电。当变电所只有一路电源（或一台配电变压器退出运行）时，自动切除三级负荷。

2.城市轨道交通低压配电系统设计

2.1 开关柜前后应满足检修及排热要求

低压柜一般安装在车站降压变电所或者通风空调电控室，柜前、柜后维护、操作通道的宽度必须按照《低压配电设计规范》

（GB50054—2011）4.2.5 要求设计和预留。假如固定柜前、柜后两面都有操作电气元器件，那么应该按规范操作宽度的要求的来设计柜前、柜后维护和操作通道。柜前柜后及柜侧通道宽度应在设计阶段就应该考虑到，否则后期运营检修，整改也会增加投资，引起浪费。例如某城市轨道交通1号线二期高架车站，AC0.4k V 开关柜后安装了风机就地控制箱，导致柜后检修通道不足 0.8 米，控制箱后期移位，配电电缆和配电箱全部须重新安装，墙面须重新处理，造成比较大资源浪费和经济损失，这些都是设计阶段通风和动照设计师沟通不畅和考虑不周造成的。

另外，EPS 设备需要满足检修和散热要求。目前很多设备厂商为了节省安装空间，将 EPS 设计成柜前检修，部分设计院就会将 EPS 靠墙安装，往往忽略了 EPS 蓄电池的散热要求。

2.2 电缆截面应综合设备和节能要求

《供配电系统设计规定》GB50052-2009 中对于额定电压允许浮动范围有详细规定。对于电动机来说，端子处额定电压偏差允许范围是±5%。对于照明来说，通常额定电压允许范围是±5%；常规小面积配电末端位置离变电所距离较远时，可能不能满足上述要求时，额定电压允许范围可以是 +5%，-10%；对于应急、道路和警卫等所用照明来说，额定电压允许范围是+5%，-10%。根据压降和载流量来选择电缆，城市轨道交通区间一般每隔100米设置一面检修箱，区间特别是高架区间较长，为了满足压降要求，检修箱配电电缆截面一般较大，电缆单价较高，针对整条线路来说，区间电缆投资就很大，所以此部分电缆设计核算一定要严谨。部分设计院为了满足设备供电设计要求，故意将电缆截面加大，长度余量加大，给业主单位增加投资。

例如某地铁高架线路，设计选择的电缆压降选择在3%-4%之间，电缆规格相比 5% 压降放大 1-2 级，共增加投资 100多万元。所以说低压配电电缆的选择一定要满足设备和设计规范要求的基础上，同时兼顾到节能的要求。

2.3 软起动器及其控制元件的选择

目前，在城市轨道交通工程中，软起动器主要应用在地下车站站台两端区间隧道事故风机，功率为90k W。软起动器根据轻、重载的性质不同和各种软起动器的功能差异来选择。对于轻载负荷，一般选用标准型软起动器，并且软起动器的规格容量根据电动机容量进行选择；不过对于重载负荷，必须选用重载型的软起动器，如果是标准型软起动器，则必须在软起动器至少放大一级容量。目前，于设备升级，标准型软起动器已经能满足隧道事故风机的起动要求，没必要采用重载型软起动器，增加成本。软起动器一般自带过载保护，同时在电动机起动后，通过接触器切换到旁路。在旁路时，过载保护功能仍然可以继续使用，那么不需要再配置过载保护热继电器。不然必须要在旁路回路配置热继电器进行过载保护。旁路接触器在软起动器起动结束后接入，在软起动器软停后断开。旁路接触器的类别应该怎么选取是一个问题，很多设计人员选择 AC-3 工作类别（笼型电动机）。个人建议旁路接触器应该选择无感或微感负载即 AC-1 工作类别。AC-1接触器额定工作电流和额定发热电流大小相同，通过电流的能力比 AC-3 类别时要大。依据 AC-1 选择旁路接触器能够减小的接触器的电流规格，而选择 AC-3 工作类别接触器无形中造成浪费。

2.4 安全特低电压的选择

所处环境条件不同时，交流接触电压限值不同。在潮湿或干燥环境条件下，人体阻抗不同，所以身体的接触电压限值也不一样。环境干燥时，人体接触的电压不大于 50V，不会发生触电身亡。但是环境潮湿时，由于身体的阻抗会降低，人体接触的电压大于 25V 时，由于会产生大于 30m A 的电流，就可能发生触电身亡事故。当环境潮湿时，国际电工委员会规定安全电压为 25V，对于特低电压设备，其额定电压为 24V，国际电工委员会规定水下电器的额定电压为 12V，采用 6V 比较合适。由于城市轨道交通车站大部分设置在地下，环境比较潮湿，即使高架车站，下雨时，站台也会有水，而城市轨道交通特低电压一般用在电缆夹层、高架车站站台带电疏散指示等潮湿或敞开环境，从人身安全角度考虑，建议城市轨道交通特低电压选择 24V。

2.5 相关专业变化后提资问题

通常在机电设备招标前，施工图就已经完成，招标结束后再依据招标结果进行修正。在招标前，机电专业须向低压配电专业提出各自设备的用电需求。通常招标后，用电负荷会有部分调整。各专业应该再次提供用电负荷资料给低压配电专业，部分专业认为设备招标完成后的用电负荷减小了，不再重新提供用电资料，问题也不大。但是可能会造成施工困难或者设备甚至人身伤害事故。

①如果是电动机负荷，低压配电系统配置过载元件对电动机进行过载保护，招标后的电动机容量招标后减小的情况，低压配电设计人