地鐵主變電所的方案設計
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【摘要】地鐵主變電所方案設計是地鐵總體方案階段設計工作非常重要的一個環(huán)節(jié)。本文結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計方案。主變設計內容繁多，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，主變電站的設置方案對地鐵線路的影響是巨大的。如果主變電站設置不當，大者會造成周邊線路無法實現(xiàn)資源、土地資源的浪費、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，本文重點談論）。根據(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)域線路建設的提前，朱石路主所目前沒有為11號線預留供電的容量，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，應考慮供電負荷的合理分配，同時以整體線網(wǎng)觀念布局設置，便于主變電所資源共享。（2）當一座主變解列退出時，支援供電的主變能夠滿足該線路遠期一、二級用電負荷的需求。（3）選址應符合城市總體規(guī)劃用地布局要求、便于進出線、避開易燃易爆區(qū)和嚴重污穢區(qū)等。（4）選址應盡量避免設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、路徑以及敷設方式除滿足地鐵負荷的需求外，還應考慮工程的可實施性。因此，需結合外部電源的容量、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主變電所設置
3.1主變電所設置優(yōu)化方案
結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。新建主所應該可以分擔既有濱江大道主所的負荷，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號線供電預留土建條件。
3.2新建主所站址選擇
結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，有利于設備運輸和消防救援。
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?，F(xiàn)只考慮城南河和山江變。電源根據(jù)與南京市電力設計院的溝通，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，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，結合南京市地方電網(wǎng)市內采用電纜入地敷設的供電特點，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布置形式，建筑物成長方形布置、布置于場地中央。站區(qū)內有主變電所本體、電纜溝及消防水池等建筑物、構筑物，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)內設環(huán)形消防通道及主變運輸?shù)缆?，消防通道?.0m，主變運輸?shù)缆穼?.0m。
4.2建筑平面布置
變電站建筑設計為地下一層、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，并為遠期15號線預留土建條件，為最大限度減小設備故障影響的供電范圍，采用110kV進線共用、主變壓器分設的共享方式，與本工程同期的4號線二期、S8線與本工程共用2臺主變，為遠期15號線預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荷為10.8MVA，濱江大道主變電站解列情況下負荷最大，為25.6MVA，由于目前資料尚不穩(wěn)定，負荷按照與本工程同等規(guī)?？紤]，每段母線為4號線二期預留16MVA容量，為S8線二期預留6MVA容量，近期安裝容量需為2×50MVA。15號線屬于遠期線路，預留兩臺變壓器安裝條件。
5.3110kV側接線形式
主變電所110kV側主要有兩種接線形式，一種是內橋接線形式，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。內橋接線方式的內橋開關可能影響電力系統(tǒng)運行方式，而且在110kV側設備的實際操作時，必須經(jīng)供電部門調度的同意，內橋接線運行調度復雜。目前南京已運營及在建地鐵主變電所110kV側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側主接線設計中采用線路變壓器組接線方式。
5.435kV側接線形式
本工程主變電所考慮共享。對于共享主變電所35kV側接線方式，目前主要有兩級母線、T接、母線非獨立設置三種。5.4.1兩級母線接線方式此接線方式的特點：各工程35kV系統(tǒng)之間相對獨立，對于不同工程的控制及電費計量可通過公用母線向各線供電的饋線開關實現(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，且饋線回路較多，電纜廊道空間受限，各條線路之間的建設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：各工程35kV系統(tǒng)之間相對獨立，對于不同工程的控制及電費計量可通過專用母線進線開關實現(xiàn)。35kV專用母線饋線斷路器的拒動均可以通過進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進行調整，但在先期準備工作做好的情況下，不會影響線路運營，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母線非獨立設置接線方式主變壓器二次側設一級35kV母線，此母線直接向本工程各供電分區(qū)饋出電纜，共享線路母線的進線也從此母線上引出。此接線方式特點：兩個工程供電系統(tǒng)之間的獨立性相對較差，適用于預留分區(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側接線方式推薦采用兩級母線接線方式。
6結束語
目前城市軌道交通建設的開發(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。所以主變方案設計階段，如何做好主變選址工作及相關共享主接線方案是軌道交通設計前期需要做的重點研究。
參考文獻
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作者:李小明 單位:廣州地鐵設計研究院有限公司
