浅析铁路物流中心电力设计

2022-04-25杨萌

智能建筑与智慧城市 2022年4期

杨萌

（上海市隧道工程轨道交通设计研究院）

1 引言

我国交通运输成本尤其是公路运输成本居高不下，据统计，交通运输成本已经占到了商品成本的30%～40%，占企业生产成本15%～20%。目前，铁路物流中心建设尚不健全，既有铁路货场能力已远不能满足社会货物运量增长的需求，大部分依赖公路运输，这种交通运输结构，不仅耗费了大量的能源，也使得交通方式之间的竞争优势不明显。铁路物流中心集储存、运输、装卸、包装、搬运、加工等功能于一体，依托铁路强大运量，可实现货物的集散与分拨，铁路物流中心的实施，能很大程度解决以上问题。现以某物流中心为工程实例浅析物流中心电力设计，某物流中心内设综合服务区、笨大作业区、集装箱作业区，货物堆放区、停车场，一期工程占地86.7hm2（1300 亩）。电力设计时需要根据功能区设置变电所或箱式变电站，园区内采用环网供电设计。

2 供电方案

2.1 负荷分级

该物流中心定位为全国性物流节点，属于一级铁路物流中心。通信及信息设备、10kV配电所所用电为一级负荷。仓库室外消防用水量45l/s，依据《建筑防火设计规范》GB50016-2014消防负荷（消防泵、火灾自动报警设备、应急照明及疏散指示等）为二级负荷，信息设备、通信设备房屋空调、轨道衡、汽车衡、车号设备等为二级负荷，其余用电为三级负荷。一、二级负荷由2 路电源供电，三级负荷由1 路电源供电。本项目需从地方电网引入不同变电站的两回10kV电源，以满足一二级负荷用电需求。

2.2 配电所

铁路物流中心内新建两进八出10kV 配电所1座，配电所按照两路10kV 电源设计，其中至少一路为专盘专线，配电所电源及馈线容量考虑远期预留，并预留后期开关柜安装空间。10kV 配电所主接线为单母线分段形式，两路电源分列运行，正常运行时母联断路器分闸，当一路电源失点后，母联断路器自动投入，由一路电源为两个母线段供电。配电所接地形式采用中性点不接地系统。

配电所采用分散式微机保护装置、微机综合自动化系统，设置同步GPS时钟，实现对所内电气设备的测量、控制、保护等功能，并提供电力远动接口。10kV 配电所高压开关柜采用KYN28A-12 型金属铠装移开式开光柜，配置真空断路器（见表1）。

表1 配电所保护配置表

新建配电所采用二层楼房带电缆夹层形式，按无人值班和有人值守考虑，设卫生间及上、下水，建筑耐火等级按照二级考虑。一层设置通信机械室、动态补偿室、电缆间，二层设置10kV开关柜室、控制室等。考虑项目所在地环境情况，配电所需在控制室配置采暖设备及空调设施，其他房间仅根据设备发热量设置通风设施，变配电所站址坪标高宜高于50年一遇的洪水位，应方便电缆进出线及设备的运输和吊装，特别注意不得侵入铁路限界。布线完成后，应及时对穿过实体的孔、洞进行防火封堵。配电所应单独成院，设2.2m高实体围墙，并加装刺笼。

2.3 箱式变电站及10/0.4kV变电所

本工程新设10kV/0.4kV 室内变电所高压进出线采用高压环网柜，变压器选用SCB13 型干式变压器，低压柜选用MNS型低压开关柜。箱式变电站的高压开关设备均采用真空断路器，变压器采用节能型S13-M电力变压器，低压柜采用智能化、模数化低压柜，箱式变电站采用智能远动免维护型。新建10kV/0.4kV 变电所（站）采用无功集中补偿方式，低压供电的功率因数补偿至0.95以上。采取平衡电力变压器三相负载等措施，保障电力变压器节能运行。

3 远动系统

铁路电力远动系统由远动控制主站、远动终端和通信通道三部分组成。通过铁路电力远动系统能够使调度值班员在调度中心实时监控各电力设备的运行状况，同时通过远程操控大幅度缩短故障处理时间，节约人力成本，目前在铁路电力系统中广泛应用。因此，需在物流中心内设置电力远动系统，对物流中心内的10kV 变配电所及远动箱式变电站进行遥测、遥信、遥控，纳入电力远动系统，上传至供电段及铁路局调度中心。调度中心通过远动系统监视各回路、设备运行状态，并可直接操控控制终端。配电所监控至电力调度中心采用点对点方式，其他远动终端至监控主站采用环形网络通道，通道接口为2M数字接口。

3.1 站场照明及控制

本次工程在物流中心内笨大作业区、集装箱作业区、货物堆放区、停车场及铁路咽喉区设置升降式投光灯塔或高杆灯，为物流中心内笨大作业区、集装箱作业区、货物堆放区、停车场、道路及咽喉区提供夜间照明。新建灯塔或高杆灯控制采用集中控制与就地控制相结合的形式。投光灯塔高度为21.5m、高杆灯35m，灯具为LED灯（400W），灯塔、高杆灯自带就地控制箱、避雷针，道路附近灯塔或高杆灯需加装防护设施。路灯设时钟控制和手动控制。投光灯塔、高杆灯采用Wi-Fi 智能照明控制系统，实现分区控制。照明主机一般放置在交易服务中心。

该物流中心内集装箱作业区长1000m，宽50m。采用21.5m 升降式投光灯塔，每座灯塔安装8 盏400W（光通量40000lm）LED 灯具，灯具效率为0.67。50%光通量入射到作业面上，利用系数U=0.7，维护系数0.65。依据《铁路照明设计规范》，集装箱堆场照度为20lx，则灯塔数量

式（1）中：Eav为平均照度；Φ为光源光通量；U为利用系数；K为维护系数；η为灯具效率；A为被照面面积。设置10座灯塔。

该物流中心内货物堆放区200m，宽35m。采用35m 高杆灯，每座高杆灯安装4 盏400W（光通量40000lm）LED 灯具，灯具效率为0.67。70%光通量入射到作业面上，利用系数U=0.8，维护系数0.65。依据《铁路照明设计规范》，货物堆放区照度为5lx，则高杆灯数量

式（2）中：Eav为平均照度；Φ为光源光通量；U为利用系数；K为维护系数；η为灯具效率；A为被照面面积。设置1座高杆灯。

但货物堆放区放置的为粮、棉、木材等易燃物品，货物堆放高度7m，还应考虑借用高杆灯做防直击雷设计。设置一座35m 高杆灯时，滚球半径100m，则保护半径

式（3）中：h为接闪杆的高度；hr为滚球半径；hx为被保护物的高度。

该货物存放区借用高杆灯做防直击雷设计，需要设置3 座高杆灯。由此可以看出，货物存放区考虑设置灯塔或者高杆灯应综合考虑照度及防雷要求，选择合适的照明设施及数量。

4 防雷接地

新建通信、信息房屋按铁运〔2011〕144 文《铁路通信设备雷电综合防护实施指导意见》、TB10008-2015《铁路电力设计规范》和GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》进行防雷设计。通信、信息等弱电设备供电的电源引入点设置浪涌保护装置。本工程一般配电采用TN-C-S 接地系统，通信、信息等电子设备配电采用TN-S 接地系统，室外投光灯塔、高杆灯或路灯采用TT 接地系统。各种正常不带电的电气设备的金属外壳、各配电箱金属外壳、各种金属构件、支架、所有穿线钢管、金属线槽等须可靠接地，并与PE 线可靠连接。接地装置尽可能利用建筑物结构的金属导体，与用电设备等防雷措施适配，构成整体防雷体系。

灯塔、高杆灯、路灯及金属管线接地电阻不大于10Ω；变电所及箱变接地电阻不大于4欧姆；配电所、通信、信息设备接地电阻不大于1Ω。本项目地处沿海地处，水位高，含盐量大，土壤有较强的腐蚀性，采用镀锌扁钢很难满足设计使用年限内免维护的要求，采用全铜材质接地网价格偏高，选择铜覆扁钢既解决钢材不耐敷设的问题又降低工程造价，建议在土壤腐蚀性强的地区采用铜覆扁钢。

5 环保及节能措施

5.1 环境保护措施

电气设备采用防火、防霉、低噪音、低电磁辐射的设备；室内变电所采用干式节能型变压器，避免采用油浸式变压器漏油可能的污染；采用高效、少污染光源，提高照明质量、提高劳动生产率、提高能源的有效利用，达到节约能源、减少照明费用、减少有害物质的逸出和排放；变电所内变压器选用Dyn11 接线组别，低压电容补充柜选用带滤波型，有效减少谐波电流产生的电压畸变。

5.2 节约能源措施

供电设计方案应做到方案合理、将安全可靠放在首位、尽量采用先进技术，达到合理用电有效节能的目的；按照功能区划分，合理确定负荷中心，保证在供电安全的前提下，尽量就近接引，供电系统应满足铁路运输不间断供电的需求；根据负荷分布及容量大小，合理选择变压器容量，使其在经济区间运行；合理选用导线截面，减少线损；电力线路应根据厂区布置，合理选择路径，缩短供电半径。

电力变压器选用节能低损耗型变压器如SCB13型、S13-M 型；室外照明采用Wi-Fi 智能控制系统；10kV配电所设置动态无功补偿装置，功率因数不小于0.9；低压变电所或者箱式变电站设自动投切无功补偿，功率因数不小于0.95。室内外灯具选用节能型LED灯具。