地铁供电系统设计中变电所布局优化探讨

陈海辉

摘要：从地铁供电系统设计方案出发，分析地铁供电系统设计的变电所布局优化、设备布置优化等，为车站建筑规模的进一步优化创造了便利条件。

关键词：地铁供电系统布置优化 土建投资

Abstract: from the power supply system design scheme, analyzes the power supply system design of substation equipment layout optimization layout optimization, etc, to the station building scale to optimize the created the conveniences.

Key words: the power supply system layout optimization construction investment

中图分类号：U223.6文献标识码：A文章编号：

前言

当今世界各国大城市都在大规模地修建地铁，以适应大城市的社会经济发展，这已是必然趋势。但地铁高昂的造价也严重制约我国地铁的发展，为使地铁在更多的城市造福于人民，在满足功能的前提下尽量缩减地铁投资规模成了问题的切入点。在此本人从地铁供电系统设计方案出发，分析地铁供电系统设计的变电所布局优化、设备布置优化等，为车站建筑规模的进一步优化创造了便利条件。

1 变电所房间优化

1.1一般地铁工程绝大部分车站位于地下，变电所作为车站里占用面积较大的设备用房，其房间布局、设备布置的合理与否对工程的总体投资具有非常大的影响。因此，应在满足设备运输通道、操作维护通道、电缆敷设通道等要求的基础上，合理整合房间布局，确定最佳设备布置方案，使变电所的房间面积降到最小，降低土建投资。

1.2变电所的布置首先从供电系统自身进行优化，如选用小型化设备、合理设置变电所内设备用房等。其次，与相关专业配合进行优化布置，结合车站具体建筑结构形式、设备用房整體布局、各专业设备工艺要求、电缆通道条件、设备运营维护形式等诸多因素，对变电所的房间布局及设备布置进行统一考虑，使变电所房间布局和设备布置做到紧凑、合理，设备操作维护方便、安全。

1.3由于高架车站变电所一般采用地面运输方式，变电所大多设置在地面层的设备集中区域，变电所土建投资较低且空间比较充裕，变电所布局很容易随车站结构形式和规模进行调整，在此不再对高架车站进行详细描述，仅讨论地下车站变电所优化布置。

1.4选用不同设备时变电所的用房面积差异较大。选用小型化设备后牵引降压混合变电所用房面积约为315平方米，选用一般设备时牵引降压混合变电所用房面积约为448平方米，减少了133平方米。如图1、2所示：

图1选用小型化设备时牵引降压混合变电所设备平面布置图

图2选用一般设备时牵引降压混合变电所设备平面布置图

1.5选用小型化设备后降压变电所用房面积约为197平方米，选用一般设备时降压变电所用房面积约为284平方米，减少了87平方米。如图3、4所示：

图3选用小型化设备时降压变电所设备平面布置图

图4 选用一般设备时降压变电所设备平面布置图

2 设备布置优化

2.1相关规范

变电所高压室的布置可依据GB 50060 -2008 《3～110 kV 高压配电装置设计规范》第5.4.4条规定的屋内配电装置采用金属封闭开关柜时，各种通道的最小宽度(净距)，宜符合表5.4.4的规定。

注：①通道宽度在建筑物墙柱个别突出处，允许缩小200 mm。

②移开式开关柜不需就地检修时，其通道宽度可适当减小。

③固定式开关柜靠墙布置时，柜背离距离宜取50 mm。

④当采用35 kV 手车式开关柜时，柜后通道不宜小于1000mm。

2.2.1GB 50060 -2008 《3～110 kV 高压配电装置设计规范》第5.4.6 条规定；“ 设置于屋内的干式变压器，其外廓与四周墙壁的净距不应小于600mm，干式变压器之间距离不应小于1000mm，并应满足巡视维修的要求。”

2.2.2在降压变电所中，占地面积最大的是低压配电室。往往由于空间所限，多达20 面以上的低压成套开关柜与两台干式变压器同处一室，既要满足建筑平面形状的局限，又要满足规范的要求。GB 50053 -94《10 kV 及以下变电所设计规范》第4.2.9 条规定了低压配电室内成排布置的配电屏，其屏前、屏后的通道最小宽度。

2.2工程设计中优化实例

2.2.1.常规的变电所室内设备当采用双排布置时，为了维护和管理方便，也为了整齐美观，特别是采用柜顶母线桥联络两段母线时，一般采取设备对称布置方式，但在房屋面积很难满足时，也可采用一字排列方式。

2.2.2.地铁车站内的变电所受车站建筑柱网的影响可能带来开关柜不能连续布置。通常情况下，建筑和变电所双方可尽量避免这种情况的发生。但在极端情况下，开关柜可在柱子处采用空柜连接。

3 就几种地铁典型车站形式进行具体分析

3.1一般岛式车站变电所优化布置分析

一般岛式车站的站台层中间为站台，上、下行线路分布在站台的两侧。从设备运输方便、区间电缆敷设合理的角度出发，一般岛式车站的变电所设置在车站站台层的端头。并且依据深入负荷中心的原则，变电所和冷冻机房以及通风机房等设备用房位于车站同一侧。

3.1.1分析地铁车站变电所设备双排面对面布置的特点可知，变电所房间若是设置成长条形，则最有利于设备布置和有效利用空间。对于变电所的设置，建筑方案首先应保证所内结构柱距能满足设备布置条件，在此前提下，若是降压变电所，则沿线路纵向长度约需要25米左右，一般车站均能满足要求。若是混合变电所，则需要36米左右。

3.1.2根据实际工程经验，当混合变电所设备全部布置在站台层时，建筑方案给出的变电所长度无法满足要求时有两种解决方法：一是变电所分站台、站厅两层布置，此时需要考虑上、下专用楼梯、设备吊装孔和电缆井的位置，并且还需要在变电所站厅层设置夹层。二是在线路外侧外挂出一块面积专门作为变电所设备用房，外挂变电所往往不会受到柱网和线路限界的影响，可以做成长条形的建筑方案，便于充分利用空间。这种方案避免了变电所设在站台层时和通风管线、结构柱梁以及外围房间、设备发生冲突的情况，变电所的面积利用率也相应提高，避免了结构柱梁后面土建面积无法利用的情形，设备的运输通道更加直接、更加方便，对于将来设备的维护更换也比较方便，更突出的一个优点是在一定程度上将可能缩短车站的长度，减小车站的规模，从而降低土建工程的造价。但是此方案电缆敷设路径复杂、低压配电电缆长度增加。

3.2双岛四线车站变电所优化布置分析

此种站型相当于将两座一般岛式车站组合在一起，一般用于两条线路之间的平行换乘。组合完以后，在两座岛式站台层之间有两条线路，两座岛式站台层外侧各一条线路。此种车站两座岛式站台宽度一般为10米，站厅宽度比一般岛式车站要宽，因此整个车站的长度往往比一般岛式车站要短。对于双岛四线车站变电所的布置，分析如下：

3.2.1由于此种站型是两条线路的换乘车站，从供配电合理性和运营管理独立性的要求出发，需要在两条线路的车站站台层均设置变电所，变电所的优化布置措施同一般岛式车站；

3.2.2由于此种车站长度往往比一般岛式车站要短，当在该站设置混合变电所时，站台层的长度可能不够，变电所可以分两层进行布置。

3.3一般侧式车站变电所优化布置分析

一般侧式车站中间为上、下行线路，站台分布在线路的两侧。从设备运输方便、区间电缆敷设合理的角度出发，一般侧式车站的变电所也设置在车站站台层的端头或中间。并且依据深入负荷中心的原则，变电所和冷冻机房以及通风机房等设备用房位于车站同一侧。

对于一般侧式车站的变电所设置进行以下两点分析：

3.3.1由于侧式车站的站台被线路分成两部分，当变电所设置在站台层时，电缆需要穿越线路到另一侧的站台。此时有两种方法：一是在变电所内设置站台通至站厅的电缆竖井， 电缆经站厅层跨线路至另一侧的站台；二是设置轨底电缆隧道，电缆经电缆隧道敷设至另一侧站台。这两种方法都是可行的。要结合具体的建筑方案以及需要跨轨的电缆数量，通过经济和技术的综合比较，确定采用哪种方式。

3.3.2一般侧式车站的侧式车站的站台被线路分成两部分，从而往往导致站台的宽度无法满足变电所设备双排布置的要求。而如果变电所设备全部单排布置的话，将会需要较狭长的空间。此时，建议将变电所分两层布置在站台层和站厅层。在站台层放置变压器、整流器等比较重的设备，以及直流开关柜，便于上网电缆的接线。这些设备在站台层单排布置占据的空间不会很大。在站厅层面对面放置中、低压开关和控制室。上、下层变电所之间设置电缆竖井和楼梯。

4 结语

目前我国城市地铁供电系统大多采用2路独立电源，选用集中供电、分散供电和混合供电的方式。地铁供电系统优化设计布置已渐趋成熟和全面，但在功能的实现方面还有很长的路要走，努力提高供电系统的功能，将大大提升供电系统的完善程度，增强供电系统的性能。

参考文献：

1. 朱江 《地铁供电系统设计中车站空间的节省》城市轨道交通研究2003年03期

2.青岛地铁一期工程（3号线）供电系统项目相关资料 北京城建设计研究总院2009年