軌道交通主變電所前期規劃設計原則及典型設計方案研究

常新亮

（成都軌道建設管理有限公司，四川成都 610041)

0 引言

隨著成都城市軌道交通線網規模越來越大，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注，很多的周邊居民開始擔心變電所電磁輻射、憂慮城市景觀，因此主變電所建設更容易受到規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劃問題變得日益困難。同時，軌道交通線網的加密需要從越來越多的城市電網變電站引入110kV 電源。軌道交通用電導致城市電網負荷的加重，需要電力公司技術部門重視，更加嚴謹的考慮系統接入方案的批復，因此影響了主變電所工程的順利推進。受制以上因素，主變電所規劃用地和接入方案落地過程冗長，主變電所的前期規劃設計成了軌道交通建設的重難點工程，在國內個別城市甚至出現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劃設計階段，開展主變電所用電選址和系統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劃設計原則，并積極做好規劃部門和電力部門的溝通工作，就顯得尤為重要。這些年，國內軌道交通的飛速發展，軌道交通技術已趨于成熟，在前期規劃階段就結合線路特點、業主單位需求開展主變電所典型設計方案研究，可大大節省后期的設計周期。

1 主變電所前期規劃設計原則

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，為軌道交通建設發展奠定基礎。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，軌道交通建設占用了大面積城市建設用地；另一方面，軌道交通線路用電給公共電網帶來了巨大的用電負擔。隨著線網規模越來越大，城市軌道交通建設中，主變電所的選址用地和系統接入問題日益突出，成了影響軌道交通建設的障礙因素。

在規劃設計階段，軌道交通主變電所目前的主要困難有兩點：一是與市規劃層面協調主變電所的規劃用地批復；二是與供電公司協調主變電所的外部電源接入。受城市整體規劃與景觀協調、市民投訴、城市整體電力規模等多種因素影響的限制，以上問題往往困擾著地鐵建設者，影響地鐵的建設進度，國內個別地鐵線路出現了在開通運營前仍無法完全解決上述問題的情況，導致采用部分主變電所解列等不完全供電方式開通試運營。對主變電所的設置原則做好必要的研究，并及時和規劃、電力部門做好溝通和解釋工作。同時主變電所系統設計方案相對穩定，可以開展標準化設計的研究工作，減少后期的設計反復，節省設計周期，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營，結合前期成都地鐵建設過程中與城市規劃部門和電力部門對接的經驗總結，從主變電所選址、規劃技術、系統接入等三個方面制定了原則，并爭取到了規劃和電力部門的理解和支持。后期按照該原則進行規劃用地和接入方案的設計，節省了大量的協調工作。具體設計原則如下：

1.1 變電站選址原則

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

二是合理設置各線路建設時序及工程分期，保證各項線路工程銜接良好[1]。

三是優先考慮與電網接入，盡量減少外部電源工程量。

四是郊區的主變電選在電網電源點集中區域，方便就近接入，有效統籌通道資源[2]。

五是根據線路條件、車輛編組、車輛牽引特性、行車間隔、運行速度等因素，進行線路供電系統規劃。

六是規劃選址階段，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 規劃技術原則

一是主變電所應盡量靠近負荷中心，并靠近線路、主變電所距離線路的電纜通道宜為1km 內，最遠不宜超過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 交流供電的市區距離不宜超過25km，郊區距離不宜超過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，特殊情況下經論證可擴展為4 個間隔[4]。

三是國家電網電力網絡強化后，利用原有的軌道交通電力線路盡量采取開“II”接入。

以上設計原則的制定，使得規劃、電力部門能夠更好的理解主變電所的設計思路，打消選址和系統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引入的批復[5]。

2 主變電所典型設計方案

目前成都地鐵已建成投運的線路，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計方案不盡相同。出于投資、消防以及后期運營維護等方面的因素，目前國內軌道交通工程大多仍采用地面主變電所設計方案，現僅對采用直流牽引制式的地面主變電所的典型設計方案做以下介紹。

2.1 總平面布置

站區場地豎向布置采用平坡式，所內道路宜采用內環道路，也可結合外部市政道路采用外環道路。內部道路一般兼做消防和運輸道路，寬度為4m，轉彎半徑不小于9m，同時滿足主變壓器等大型設備的運輸。所內空余場地宜采用碎石或卵石地坪，鼠蛇多的地區不易種植草坪綠化[6]。

2.2 建筑房間布局

所內設有生產綜合樓、無功補償裝置室、消防泵房和門衛室，建筑設計年限50年。生產綜合樓，按照無人值班設計，內部設置有主變壓器室、110kV 開關柜室（凈高為8m）、35kV 配電裝置室、接地變（小電阻）室、主控制室；負一層設置電纜夾層，凈高不小于2.2m。

2.3 電氣一次系統

主變電所110kV 側2 回進線，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，通過隔離開關或間隙串聯電流互感器接地；35kV 采用單母線分段接線方式，根據線路情況和供電計算結果，一般饋出線路8～12 回。35kV 側為Δ接線，在35kV 每段母線上設置接地變壓器，接入電阻器，形成35kV 小電阻接地系統的接線型式（技術條件表，詳見表1）。

表1 技術條件表

2.4 通風系統

全站正常通風、事故后通風采用自然進風，機械排風系統。

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、無功補償室等房間均采用自然進風，軸流風機機械排風的通風方式。另外，含有SF6 氣體的110kV GIS室、35kV 配電裝置室需設置排除SF6 氣體的機械通風機。

主變電所的主控制室等房間設置分體空調。配電裝置室，設低噪聲風機機械送風、排風。含有SF6氣體的配電裝置室內，應配置六氟化硫氣體探測器，有毒有害氣體應能及時排出；采暖通風系統與消防報警系統應能聯動閉鎖，同時具備自動啟停、現場控制和遠方控制的功能。

2.5 給排水系統

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

站區內污水和廢水排水系統采用污水、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。室外雨水管、污水管直接埋設于室外地下。雨水排水管坡度根據雨水量經計算確定[7]。

生活污水先經化糞池處理，再通過站區生活污水排水管、污水檢查井，統一排至附近市政污水排放系統。

主變壓器附近設有事故油池，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，經油水分離后處理合格的廢水進入污水系統，分離出的廢油則應及時回收，防止污染環境。事故油池為地下式，鋼筋混凝土結構。

場地、屋面雨水經雨水口、雨水檢查井、排水管收集后匯入排水集中井,再統一排入市政雨水排放系統。

2.6 消防系統

站內設置一套火災報警及控制系統[8]。室內外采用移動式化學滅火器。生產綜合樓建筑體積大于3000m3，設置室內外消防給水系統。電纜從室外進入室內的入口處，應采取防止電纜火災蔓延的阻燃及分隔的措施。

火災探測報警區域包括主控制樓、各級電壓配電裝置室及主變壓器等。根據安裝部位的不同，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。火災報警控制器設置在主變電所的消防控制室，當有火情發生時，火災報警控制器可及時發出聲光報警信號，顯示發生火警的地點。可通過通信接口將信息送至主變電所的計算機監控系統，或通過光纜將信息傳至地鐵集控中心，滿足相應系統接口要求。

3 結語

綜上所述，當前國內的軌道交通建設正處于高速發展階段，主變電所的建設是城市軌道交通建設當中的基礎工程，同時也是作為軌道交通建設的重難點工程，需要相關人員高度重視，結合實際規劃和設計階段，對主變電所的設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。根據軌道交通建設的實際情況，切實有效地制定合理的主變電所設計方案，有效整合相關資源，推動工程建設，促進城市軌道交通發展，為市民帶來更好的出行體驗。