茂名南高鐵站TOD 交通樞紐工程變配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

羅智豪

（廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 廣州 510010）

0 引言

高鐵已經(jīng)是人們出遠(yuǎn)門常用的交通工具，現(xiàn)在中國高鐵站的數(shù)量已達(dá)5544 個。通過TOD 交通樞紐的開發(fā)，可使乘客轉(zhuǎn)乘其他交通工具更加便利，可使高鐵站周邊的商業(yè)價(jià)值得到提升[1]。

茂名南高鐵站TOD 交通樞紐規(guī)劃用地面積為91 800.60m2，總建筑面積61028.605m2，其中計(jì)容建筑面積21137.995m2，不計(jì)容建筑面積39890.610m2。地上建筑層數(shù)最大為公交首末站地上3 層，建筑高度為14.450m；地下兩層，分別是商業(yè)、停車庫及城市門廊。

1 變配電系統(tǒng)

1.1 負(fù)荷等級劃分

根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》[2]（GB 51348—2019）表A“民用建筑中各類建筑物的主要用電負(fù)荷分級”及《車庫建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ 100—2015）第7.4.1 條，特大型和大型車庫應(yīng)按一級負(fù)荷供電，中型車庫應(yīng)按不低于二級負(fù)荷供電，小型車庫可按三級負(fù)荷供電。機(jī)械式停車設(shè)備應(yīng)按不低于二級負(fù)荷供電。本工程負(fù)荷等級如表1 所示。

表1 負(fù)荷等級

1.2 充電樁負(fù)荷

本工程充電樁公交站設(shè)置15 臺240kW 雙槍快充充電樁，車庫設(shè)置45 臺120kW 雙槍快充充電樁。充電樁電配電到充電樁接入端。

1.3 供電電源

本工程采用兩回路10kV 電源供電。公交首末站首層設(shè)置10kV 開關(guān)房，10kV 開關(guān)房的主用回路與備用回路應(yīng)來自不同的區(qū)域變電站。10kV 主電源回路一、回路二的變壓器容量分別為2860kVA 和9600kVA。

1.4 變電所設(shè)置

由于充電樁為特殊用電以及供電距離的影響綜合變電所布置如下所述。

綜合變電所一：設(shè)置在公交首末站首層和二層，變壓器容量為2×2000kVA，供公交充站電樁用電。

綜合變電所二：設(shè)置在公交首末站首層和二層，變壓器容量為2×2000kVA+1×1600kVA+2×800kVA，供公共充電轉(zhuǎn)、車庫、便民服務(wù)措施、公交首末站及城市門廊用電。

綜合變電所三：設(shè)置在綠化廣場西側(cè)首層，變壓器容量為2X630KVA，供車庫、便民服務(wù)措施及城市門廊用電。

1.5 備用電源

（1）本工程選用0.4kV 柴油發(fā)電機(jī)組作為自備應(yīng)急電源，設(shè)置一臺400kW 及一臺250kW 的柴油發(fā)電機(jī)組。當(dāng)市電中斷供應(yīng)后，自備發(fā)電機(jī)組起動，保證一級負(fù)荷和消防負(fù)荷的供電連續(xù)性。自備發(fā)電機(jī)組為應(yīng)急型，收到啟動信號后應(yīng)在15s 內(nèi)啟動至工作狀態(tài)。（應(yīng)急電源原動機(jī)的啟動命令必須正常電源主開關(guān)的輔助接點(diǎn)發(fā)出），當(dāng)起動不成功時，有連續(xù)三次自起動的功能。儲油間內(nèi)的柴油量為1m3，為柴油發(fā)電機(jī)提供不少于3h 不大于8h 的供油量[3]。

（2）為保證供電的連續(xù)性，火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)設(shè)備采用自帶電池的24V 直流電源和UPS 電源確保供電。24V 直流電源備用時間8h，UPS 電源備用時間30min。

（3）為保證供電的連續(xù)性，智能化系統(tǒng)等重要電子設(shè)備采用不間斷電源（UPS）確保供電，UPS 電源備用時間30min。

1.6 高、低壓供電系統(tǒng)接線型式及運(yùn)行方式

（1）高壓配電系統(tǒng)：10kV 母線采用單母線工作方式。

（2）低壓配電系統(tǒng)：低壓母線均采用單母線分段運(yùn)行方式，400V 進(jìn)線開關(guān)、母聯(lián)開關(guān)應(yīng)設(shè)置機(jī)械及電氣聯(lián)鎖，兩路進(jìn)線中只有一路開關(guān)合閘時，之間母聯(lián)開關(guān)才能合閘，防止并列運(yùn)行。

（3）配電方式：①0kV 線路采用放射式配電。②低壓配電線路采用樹干式和放射式混合配電方式，同一敷設(shè)路由的同類負(fù)荷以樹干式為主，重要負(fù)荷或大容量負(fù)荷以放射式為主。③火災(zāi)時需繼續(xù)工作的消防設(shè)備、應(yīng)急照明、車庫照明等一級負(fù)荷采用雙回路專線供電，末端自動切換。所有雙回路電源自動切換設(shè)備均設(shè)電氣、機(jī)械聯(lián)鎖裝置。

1.7 電氣設(shè)備選型

（1）專變所的10kV 開關(guān)柜選用中置式鎧裝開關(guān)柜，配置高壓真空斷路器。

（2）電力變壓器采用SCB14 型2 級能效節(jié)能型變壓器。

（3）低壓配電柜采用抽出式低壓開關(guān)柜，800A 及以上低壓開關(guān)選用框架開關(guān)，其余選用塑殼開關(guān)。

（4）無功補(bǔ)償電容選用干式電容器。

1.8 繼電保護(hù)

繼電保護(hù)說明如表2 所示。

表2 繼電保護(hù)說明

1.9 電能計(jì)量

（1）在每路10kV 電源進(jìn)線處分別設(shè)置計(jì)量裝置，其型號規(guī)格由供電部門確定。

（2）400V 低壓主進(jìn)線處設(shè)計(jì)量裝置，計(jì)量有功功率（kW）、無功功率（kVA）、峰/谷/平時電能等電量（kW·h）參數(shù)。

（3）在分類負(fù)荷及有獨(dú)立計(jì)量要求的低壓配電回路上分別裝設(shè)電能計(jì)量裝置。

1.10 功率因數(shù)補(bǔ)償

在低壓配電室各臺變低壓母線上，設(shè)置集中補(bǔ)償電容器柜，按負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，對無功功率進(jìn)行自動補(bǔ)償，使低壓側(cè)功率因數(shù)不低于0.92。

1.11 操作電源和信號

高壓配電室空氣開關(guān)利用電動彈簧儲能進(jìn)行合閘，設(shè)置一套直流屏供電。直流屏輸出DC110V，高壓配電室的蓄電池容量為65Ah。在各高壓配電柜設(shè)帶電顯示裝置。

1.12 諧波

（1）選用Dyn11 接線電力變壓器供電，抑制三次諧波。

（2）各變電所變壓器諧波電流分量以三次為主。在低壓無功補(bǔ)償柜電容器組上串接7%/50Hz 的調(diào)諧電抗器，吸收部分三次諧波，并抑制高次諧波。

1.13 線纜選擇及敷設(shè)

（1）地下室內(nèi)10KV 電纜選用A 類阻燃、耐火、B1級燃燒性能、t1 級煙氣毒性、d0 級燃燒滴落物/微粒等級的低煙無鹵交聯(lián)聚乙烯絕緣交聯(lián)聚乙烯護(hù)套電力電纜[WDZAN—YJY-（B1，t0，d0]-8.7/15kV），其余的選用A 類阻燃交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電力電纜（ZR—YJV-8.7/15kV）。

（2）總配變電所至分變電所的10kV 的電纜應(yīng)采用不低于750℃、180min 的耐火電纜。

（3）封閉式母線選用密集型銅母線。

（4）380/220V 低壓配電回路中使用的絕緣導(dǎo)線額定電壓應(yīng)不低于750/500V，電力電纜的額定電壓應(yīng)不低于1000V。

（5）正常照明、動力回路采用銅芯電纜、電線。電纜、電線的絕緣類型如下：①WDZA-YJY-（B1，t0，d0）-1KV：交聯(lián)聚乙烯絕緣、聚烯烴護(hù)套無鹵低煙A 類阻燃、B1 級燃燒性能、t0 級煙氣毒性、d0 級燃燒滴落物/微粒等級的電纜。②WDZA-BYJ-（B1，t0，d0）：交聯(lián)聚乙烯絕緣無鹵低煙C 類阻燃、B1 級燃燒性能、t0 級煙氣毒性、d0 級燃燒滴落物/微粒等級的電線。③室外園林照明燈具及市政路燈配電線路采用C 類阻燃電線，B2 級燃燒性能、t2 級產(chǎn)煙毒性、d2 級燃燒滴落物/微粒等級[ZC-BV-（B2，t2，d2）]。

（6）低壓柴油發(fā)電機(jī)組輸出的電源線路應(yīng)采用950℃、180min 的耐火電纜或母線槽。

（7）消防水泵、消防電梯、排煙及正壓送風(fēng)機(jī)、消防中心及其他消防負(fù)荷的供電干線及分支干線采用WDZAN-YJY-（B1，t0，d0）-1KV：交聯(lián)聚乙烯絕緣、聚烯烴護(hù)套無鹵低煙A 類阻燃、B1 級燃燒性能、t0 級煙氣毒性、d0 級燃燒滴落物/微粒等級的耐火電纜。

（8）設(shè)備機(jī)房內(nèi)的消防負(fù)荷支線配電線路采用低煙無鹵阻燃耐火型交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電線、電纜。

（9）裝置外可導(dǎo)電部分嚴(yán)禁作為保護(hù)接地中性導(dǎo)體的一部分。

1.14 電機(jī)啟動及控制方式

（1）消防風(fēng)機(jī)、消防水泵盡量采用直接起動方式，當(dāng)電機(jī)容量大于或等于45kW 時須采用Y-Δ 起動方式。

（2）電機(jī)附近設(shè)置就地控制箱兼有遠(yuǎn)程控制功能。

1.15 重要設(shè)備配電要求

（1）火災(zāi)時需繼續(xù)工作的火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)、應(yīng)急照明、消防設(shè)備采用專用雙回路供電，末端自動切換。所有的雙電源切換器均為四級型，自帶隔離功能。若無自帶隔離功能，則在雙電源切換器前端設(shè)置隔離開關(guān)。

（2）消防設(shè)備電機(jī)配電系統(tǒng)中，配電回路斷路器取消過負(fù)荷保護(hù)。

1.16 電氣設(shè)備的抗震措施

（1）變壓器、電力電容器及配電箱（柜）根據(jù)《建筑機(jī)電工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50981—2014）規(guī)范中要求設(shè)置抗震手段或裝置。

（2）電纜橋架。重力不小于150N/m 的電纜梯架、電纜槽盒、母線槽及直徑60mm 以上的管應(yīng)設(shè)置橫向及縱向抗震支吊架。

1.17 電氣接地系統(tǒng)

低壓配電系統(tǒng)采用TN-S 接地系統(tǒng)，而市政路燈配電采用TT 接地系統(tǒng)。

2 可再生能源利用

（1）為執(zhí)行國家有關(guān)節(jié)約能源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、應(yīng)對氣候變化的法律、法規(guī)，落實(shí)碳達(dá)峰、碳中和決策部署，提高能源資源利用效率，推動可再生能源利用，降低建筑碳排放，營造良好的建筑室內(nèi)環(huán)境，滿足經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展的需要。根據(jù)《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》（GB 55015—2021）規(guī)范要求，新建工程需設(shè)置可再生能源建筑應(yīng)用系統(tǒng)[4]。

（2）根據(jù)不同分類的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)特點(diǎn)，本工程宜采用非逆流集中式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。采用綜合系數(shù)法對光伏太陽能板發(fā)電量進(jìn)行估算?？紤]實(shí)際輸出的規(guī)范內(nèi)偏差，光伏組件溫升、衰減、折舊等影響，光伏太陽能板表面灰塵累積的影響，不均勻性的太陽輻射，環(huán)境、安裝角度等因素的影響以及適當(dāng)冗余量，系數(shù)K1 取0.7；透光衰減系數(shù)K2 取0.85，則綜合系數(shù)K=0.7×0.85≈0.6，若要提供218kW 電量，則太陽能光伏系統(tǒng)的裝機(jī)容量約為218÷0.6≈364kWp。選用0.3kWp/塊多晶硅電池組件，則需要太陽能光伏板的總數(shù)量為364÷0.3=1213 塊，相應(yīng)的光伏組件總面積約為1819m2。擬選用4 臺100kWp 并網(wǎng)逆變器，并網(wǎng)接入本工程380V 配電系統(tǒng)[5]。

3 結(jié)語

通過設(shè)置0.4kV 柴油發(fā)電機(jī)作為自備應(yīng)急電源；采用SCB14NX2 節(jié)能型干式變壓器；低煙無鹵型的電纜（電線）；采用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)等技術(shù)使TOD 交通樞紐的變配電系統(tǒng)可靠、安全、節(jié)能以及綠色環(huán)保。為人們的安全出行提供了充足的保障。