地铁低压配电系统设计优化措施研究张奇丰

张奇丰

（济南轨道交通集团运营公司250101）

摘要：目前在我国的大型城市尤其是一线城市均部署了地铁交通网络，以缓解城市交通的压力，而在科技水平不断提高，人民生活富裕，国家经济高速发展的今天，人们对地铁系统的乘坐舒适性和工程质量的要求较高，因此各项功能较为完善，设置了诸多的用电设施，增加了用电负荷，这就需要提供大量的电力来支持，另一方面用电设施的安装维护成本也越来越高，这就需要我们在进行低压配电系统的设计工作中，有效的优化设计，在保证工程质量的前提下，降低工程成本。

关键词：地铁；低压配电系统；设计优化

一、地铁动力配电系统的设计

1.1地铁动力设备的复杂性

地铁动力设备包括电机、风机、水泵等，它并不是简单的几台风机、水泵、电梯，而是由多种系统如空调通风系统、给排水系统、消防系统、运输系统共同组成的。对地铁动力配电系统的控制，不是简单地进行启动或者停止，而是集远方/就地控制、BAS系统自动控制等于一身的复杂的控制。除此之外，还有对风机、水泵及空调的自动调节控制。

1.2地铁动力配电系统的设计要点

地铁动力配电系统的设计，是从降压变电所到各个动力用电设备。地铁动力配电供电方式的设计，遵循以放射式供电为主、树干式供电为辅的原则。对于大容量或重要的电力设备，最适合使用放射式供电方式；对于检修电源等二、三级负荷，最适合使用树干式供电方式。遵循这一原则，才能在配电系统发生故障时，将故障限制在最小范围内，以保证供电系统的可靠性。

水泵、电梯、通信等双路电源，要直接通过低压母线进行放射式配电，并通过TN-S进行有效保护。地铁站还有区间维修的使用电，要运用链式供电方式，并且每间隔100m就要加装插座箱。对地铁里数量众多的通风空调，在车站的通风空调机房附近设置环控电控室，使用放射式供电方式，实现远方集中控制。

二、地铁照明配电设计

车站公共区配电一般多采用以车站中心里程为分界由左右两端供电，这样做便于维护和管理，但一般车站的变电所均设置于车站大端，由变电所供出电源至另一侧再反向供应公共区照明显然存在一定的迂回，而站厅或站台的公共区左右两端一般同属于同一个防火分区，又由工作照明、节电照明、应急照明等电源箱分别交叉供电，所以从规范上、可靠性上均没有拆分电源的必要，因此建议站台长度较为标准的车站可以全部从某一段的配电室供电，这样修改方案虽然从单个的地铁车站来说，节约的成本并不显著，但扩大到一条地铁线乃至整个地铁网来看，其降低工程造价的作用还是很大的。

在进行车站的照明系统设计时，应当进行严谨的计算来确定照明灯具的安装数，以合理控制地铁车站用电量，并匹配配套的供电变压器。在进行计算时需要根据车站的面积和光源光通量计算出车站平均照度的上下限值及平均值，以确定灯具数量、负荷密度、照明变压器容量。采用穷举法求解，以保证车站照明系统和低压配电系统合理匹配，并确保车站照明配电系统的投资和运行成本最小化。

三、通风空调系统的设计

在不同的季节需要对地铁站的温度进行调节，以增加人们出行时的舒适感，而空调系统因季节不同而功能不同，夏季气温较高，采用风冷机组来降低环境温度，冬季温度较低，选取电暖气来提高室内温度，这两种装置的负荷均为三级，电源可使用单电源供电方式，输电线路可采用单回路方式，这两种设施的负荷并不同时产生，因此可以考虑将其回路进行合并，从而有效的减少了电缆用量和配电箱的使用个数，同时回路合并后，在冬季和夏季均可带电运行，提高使用效率，防止潮湿的气候对闲置电缆的破坏。

四、电动机负荷的配电设计

地铁站内的电动机负荷包括主排水泵、雨水泵和射流风机等，它们具有以下特点：首先是负荷容量很小；其次，要按照实际情况来明确是单台运行还是多台同时运行；第三，全部属于电动机负载，电动机的开始电流往往高达额定电流的7倍左右，启动尖峰电流则为启动电流的2倍左右，所以电动机负荷配电的上级断路器脱扣器整定值大小是额定电流的14倍。出现单相接地短路的情况下，开关过流保护很难有效实现，需要于断路设备上加装附件，令上级断路器可靠跳闸，但加装附件会增加成本，减弱配电系统的可靠性，所以往往并不优先考虑。

电动机负载大多时间不会同时启动，所以尖峰电流并不等于负荷额定电流之和的14倍。如果有N台电机先后启动，则其启动尖峰电流的计算公式为：

可见，对于一组N台电动机运行的负载，设备数量越多，断路器瞬时的脱扣整定值大小就和额定电流大小越接近。电动机不同时启动，有利于校验过流保护来兼作接地保护的灵敏性。在这种工况下，保护灵敏性校验不满足，才考虑增加断路器附件，从而减少了在断路器上设置附件的数量，对降低投资、提高配电系统可靠性均有好处。

地铁区间的主排水泵、雨水泵是否运行，以及启动单台还是多台水泵，是根据实际水位情况来确定的。而地铁内的水位改变不会十分迅速，因此水泵电动机一定不会同时启动。而射流风机由环境与设备监控系统（BAS）控制，极有可能启动多台风机，一定要依据全部电动机一起启动运算电动机启动尖峰电流的大小，来选择是否增加断路器附件。

五、结语

地铁的低压配电系统的设计工作专业性较强，且线路复杂，工作量大，需要不同的施工专业相互配合，否则不但会出现配电系统设计与用电设施参数不匹配的情况，还会出现质量隐患，甚至导致安全事故，因此我们在进行低压配电系统的设计工作时，一要保证技术人员具有较高水平的专业技能，二是要严格控制好工程施工的各个环节，从低压配电系统工程的细处入手，认真研究合理的优化方案，保证地铁低压配电系统的效益最大化。

参考文献：

[1]张振宇.地铁低压配电系统的设计与配合[J].电气技术，2010（11）：64-66.

[2]纪强.智能低压配电系统在地铁中的应用问题分析[J].科技创新与应用，2014（12）：283.

[3]武春.广州地铁嘉禾车辆段低压配电及照明设计研究与探讨[J].电子测试，2013（9）：119-120，116.

作者简介：

张奇丰（1989.11.12），男；山东济南；汉；本科、学士；工程师；低压配电工程师；研究方向：配电。