铁路客运站房供配电设计浅析

中铁第五勘察设计院集团有限公司 刘守辉

都安站位于广西壮族自治区河池市都安县澄江乡六里村境内，站房建筑面积7995.89平方米，为线侧下式旅客站房，高峰每小时发送旅客500人，根据《铁路旅客车站建筑设计规范》“总则”第1.0.5条为小型旅客车站。站房上下两层，包括中间通高的候车大厅和两侧的服务用房、出站厅、出站通道、旅客服务、商务候车室、信息机房、消防控制室等。

本站房为小型铁路旅客车站，根据《高速铁路设计规范》、《铁路电力设计规范》，站房内与行车密切相关的通信、信息、灾害监测系统；客票系统；客运广播系统、列车到发预告显示系统等重要设备用电为一级负荷。消防及火灾报警设备、应急（包括备用、安全及疏散）照明、公共区照明、重要机房内恒温恒湿空调用电、设备机房照明、旅客用电梯及自动扶梯、给排水及污水处理设备用电为二级负荷；广告照明、装饰照明以及其他一般照明用电、一般空调新风机用电及其他普通电力等为三级负荷。所有用电设备转化为连续工作制后的有功功率，一级负荷约110kW；二级负荷约758kW（其中消防负荷231kW）；三级负荷约1238kW（其中预留广告商业300kW）。

本项目为小型站，最高负荷等级为一级负荷，总安装容量在5000kVA以下，根据10kV电源进线电缆电流承载能力和电压等级，一路进线供电容量不超过10MVA，优先考虑选取地方市政电源为本站房供电。高铁旅客站房电源进线本站分别从公网接引2路相互独立可靠的10kV电源作为双重电源，当一路电源发生故障时另一电源不应同时受到损坏，每路电源均能承担本站全部用电负荷。

1 站房综合变电所

1.1 变压器

合理考虑装机容量，使变压器运行效率在95%以上，负载率在60%～70%。既要考虑现有用电设备计算负荷，又要根据未来远景扩容情况。根据本项目当地实际情况和相关专业用电负荷配置情况，变电所配置1250kVA、10/0.4kV变压器2台，供站房及附属设施的动力、照明设备用电。根据《变压器能效限定值及能效等级》中1级能效等级的要求，采用SCB13。

之前，我国在普通民建配电设计中，对变比为10kV/0.4kV的配电变压器,大部分采用Y,yn0联结组号,但现在普遍采用了D,yn11联结组号。相同容量的D,yn11联结组号变压器比与Y,yn0联结组号的变压器磁滞和涡流损耗与绕组铜耗虽略大一些,但3次及其整数倍高次谐波等零序成分激磁电流在一次侧接成三角形条件下、可在三角形绕组环流,与一次侧接成星形条件下高次谐波电流可以从低压侧侵入高压侧电网的情况相比较,有利于减少公用电网谐波污染,这在半导体电力电子元件应用日趋广泛的情况下是非常有利的。此外D,yn11联结比Y,yn0联结的零序阻抗要小得多，所以单相短路电流要大得多，提高单相接地短路故障保护的灵敏性。此外，当三相负荷不平衡时，Y,yn0联结组号变压器要求中性线电流不高于低压正常线电流的25%，因而本站房采用D,yn11联结组号的变压器。

本项目采用10kV高压电缆形式进线，采用变压器中性点经小电阻形式接地，在发生单相接地故障时，中性点与大地之间电阻极小，电压为几乎为大地电位，没有发生短路的正常相电压对地电压不变仍未正常情况下的相电压，可减少设备和线路对地绝缘的投资。此外，中性点直接接地系统在发生接地故障时，故障电流经过相线-过渡电阻-大地-中性线形式回流到变压器中性点，大大减少了短路阻抗，增大了短路电流，有利于继电保护的灵敏性，有利于故障的及时切除，从而最大程度保证了人身、设备安全。

1.2 主接线及运行方式

10kV侧电气主接线采用单母线分段、不设母联,III段母线平时分列运行、互为备用，每段母线均能供100%负荷。低压侧采用单母线分段运行方式，两段低压主母线之间设置母联开关。正常情况下，母联开关处于断开状态，两路电源同时供电、互为热备用；当一路电源停电或故障时，自动切除全部三级负荷，母联开关自投，由另一路电源维持全所一、二级负荷的供电。当母联自投装置故障或失效时，由本线电力调度中心通过电力远动系统将其退出，对变电所低压两进线和母联开关进行直接控制。任何情况下，最多只允许两进线与母联开关中的两个开关同时合闸。

1.3 无功补偿

变电所每段低压母线分别设置电容补偿装置并带有源滤波装置。要求补偿后的变压器低压侧功率因数在0.95以上，减少了公用电网谐波污染，减少了输电线路压降，减轻了电力系统无功功率负担。

2 低压供配电系统

2.1 供电方式

因为本项目主要用电负荷集中于站房内、用电现场较近，采用了TN-S系统，与逐级漏电保护相配合起到保障用电安全的作用。为保证供电的可靠性，站房低压配电系统干线以放射式供电为主。为便于维护，均采用电缆供电。根据本工程建筑平面布局的设计因地制宜，既要深入负荷中心，又要保证线路电压降处于设备用电允许的范围之内，综合考虑合理设置配电间，由变配电房直接供电到各配电间内或设备机房内。各配电回路均按防火分区划分设计配电。

2.2 电机启动方式

根据本项目的供电状况和减少对传动机械冲击的要求，延长各机械设备的工作寿命，本项目非消防设施单台容量大于22kW及以上的电机采用软启动，单台容量小于22kW的电机采用直接启动。为保证消防设施的可靠使用，消防设施不采用变频控制及软启动，单台容量大于22kW及以上采用星三角降压启动；单台容量小于22kW的电机采用直接启动。

2.3 配电线路的保护及其选择性

所有配电线路一律进行过负荷保护、短路保护、及接地故障保护校验。所有配电线路一律进行热稳定校验。为保证用电处的电压偏差处于设备用电允许的范围之内，所有回路均对末端用电处的电压降进行校验，对距离较远的停车场用电负荷采用增设预装式变电所的方式来减少电压降，距离综合变电所较远负荷的电缆根据电压降的计算适当放大了截面，减小了阻抗和末端的电压偏差，以保证各用电负荷供电电缆的工作和启动电压降能满足规范规定和工艺设备安全运行的要求。

用电设备端子处电压偏差允许值为：电动机为±5%；照明：一般工作场所为±5%，当工作场所远离变电所难以满足要求时可为＋5%和－10%；其他用电设备无特殊要求时为±5%。为保证供电的可靠性，本项目采用上下级选择性配置，以相关国家规范为依据减少配电级数，采用电子脱扣器断路器，并按如下统一原则配置：过载保护的电流选择性：上下级断路器过载保护整定电流之比不小于1.6；低短路电流保护的时间选择性：上下级断路器瞬时速断过电流保护整定电流之比不小于1.5；上下级断路器的壳架电流（额定）电流之比大于2.5。

本项目低压配电系统额定电流630A及以上的断路器选用框架断路器，断路器自身带有智能型数字脱扣器，四段保护（总进线断路器及母联断路器为四段保护，出线断路器为三段保护）；脱扣器的液晶显示屏幕具有中文显示；可以记录最近10次脱扣和报警并显示于屏幕上，可以显示主触头磨损和操作次数；具有谐波和基波的计算功能。

本项目低压配电系统额定电流400A及以下的断路器选用塑壳断路器，其电子脱扣器应采用三段式保护电子式脱扣器；末端用电的照明类配电回路采用模数化微型断路器，采用两段式热磁脱扣器，根据配电保护需要选择B、C、D型脱扣曲线。人身防触电保护选用30mA的A类RCD保护器。

3 照明

根据铁路总公司鉴定中心鉴电函［2018］151号《关于铁路站房LED照明设计研讨会会议纪要》，为响应国家绿色照明政策打造绿色站房，铁路站房优先采用LED照明。所有公共场所照明采用智能照明控制系统。根据《高速铁路设计规范》12.2.2条款，对一级负荷的公共区照明可采用两路电源交叉供电。所有公共空间高大区域自动控制的灯具均采用两路电源交叉供电的接线方式，可分别开启1/2、1/4的照明灯具，达到根据不同场景的使用要求来分级分层次调节这些场所的照度。办公房间、配电间设备机房、综合变电所、铁路后勤服务房间等小房间采用安装墙壁开关面板控制。