地铁车站低压配电室方案研究

摘要：针对国内地铁车站低压配电系统的供电方式，结合车站两端供电设备及负荷情况，提出在远离降压所的一端设置低压配电室的方案，并进行了技术、经济比较。
关键词：地铁车站；低压配电室；方案
 
0 引言
      随着我国城市建设现代化水平的不断提高，轨道交通已成为城市交通的重要组成部分。地铁车站是直接面向公众服务的轨道交通的窗口。车站的中低压配电系统不仅保证了地铁的正常运营和安全运行，更担负着故障及火灾情况时的紧急救援、疏散、消防等重任，车站中低压配电系统直接影响着人民生命和财产的安全。

1 地铁车站内低压配电现状
      在目前的低压配电方式下，地铁车站内的设备房间、公共区都布满了电缆桥架，低压电缆沿桥架敷设到各个用电设备的配电箱。在变电所的电缆槽内，堆满了车站内各种低压用电设备的电缆。由于车站内低压设备众多，而且部分设备距离变电所较远，所以低压电缆数量庞大，个别电缆截面很大，造成设计、施工和运营维护的诸多困难，需要投入大量的人力、物力。在工程建设中，大量电缆堆积在一个狭小的桥架内，故障难于辨识，无法维修，火灾的后果更是难以想象。地铁系统的技术管理、设计者、施工人员、运营维护工程师都迫切希望采取一些可行措施，解决或改善这一问题。

2 地铁车站低压配电电缆拥挤问题的分析
      以某城市地铁站为例进行分析研究，该站为地下2层车站，由站厅层和站台层组成，每层的中间部分是车站的公共区，两端是车站的设备区，变电所的“低压开关室”位于东端的站台层。
2.1 车站低压负荷分布
      车站的低压负荷分为一级负荷、二级负荷和三级负荷，基本位于车站两端的设备区范围内，其中大部分负荷位于车站东端的设备区内，小部分负荷位于车站西端的设备区内。车站各负荷情况统计如表1所示。

      车站西端有两组通风空调电控柜，分别从变电所接引两路电源，容量分别为220 kW和31.05 kW。
2.2 车站低压配电方式
      变电所内设有低压开关柜，各级负荷电源都从低压开关柜接引，通过电缆向各个用电设备配电，如图1所示。由于车站的低压负荷数量非常多，低压配电室的馈出回路相应也非常多，一些特别重要的一级负荷还需两路送电，这是变电所内电缆数量众多的主要原因。东端负荷配电电缆出变电所后直接敷设至东端各设备房间，而西端的则要穿越车站中间的公共区后才能到达西端各设备房间。经统计，车站东、西两端的“低压开关室”出线回路数分别为99、42，电缆数量分别为124根、51根。

2.3 现状分析
      车站东端的负荷，离变电所较近，按配电方式只能从“低压开关室”馈出，无优化的可能。车站西端的负荷，在“低压开关室”采用放射式馈出，而且都通过车站中部的公共区向西端设备供电。通过公共区的电缆回路较多，电缆敷设路径、空间基本相同，可以优化。

3 优化方案
      在车站西端另设“低压配电室”，由“低压配电室”向西端的各类负荷采用放射式供电。“低压配电室”电源从东端“低压开关室”接引，两路送电。在“低压配电室”设置的进线柜和母联柜平时由两路电源同时供电，一路电源故障时，闭合母联开关，由另一路电源供电。车站西端的空调控制柜负荷容量较大，电源仍引自东端“低压开关室”。
3.1 低压负荷分布
      在车站西端设置“低压配电室”后，虽然各类负荷容量大小不变，但是东端“低压开关室”的配电却发生了较大变化，西端的负荷不再是单独配电，而是直接向“低压配电室”供电，不仅数量大大减少，而且西端负荷回路也简单明了，表2是优化后车站负荷情况统计表。

3.2 低压配电方式
      增设“低压配电室”后，车站配电方式如图2所示。

      从图2可以看出，从车站东端的“低压开关室”出线回路明显比原来少很多，而且穿越站台、站厅公共区的数量也只有2路，回路清晰，对于施工、检修，电缆敷设穿越公共区都非常便利。
3.3 低压干线电缆选用
      由于西端负荷容量较大，所以向西端“低压配电室”供电的电缆通过的电流很大，考虑电压降，电缆截面会较粗，根据计算，可选用WDNHYJY23－1×400电缆作为送电干线，相线采用2根，而PE线和N线采用1根，“低压配电室”供电的电缆为16根。
3.4 可行性分析
      上述方案与原方案相比，增加了“低压配电室”和干线电缆，增加“低压配电室”意味着增加土建面积，干线电缆不存在任何问题，因此该方案是可行的，且实际工程也可以实现。

4 方案比较
4.1 可靠性分析
      上述方案与原方案相比，最大的不同是西端的负荷原来是从变电所低压开关柜接引电源，而现在是从低压配电室开关柜接引电源。低压配电室由于采用2路送电，能够保证西端负荷的供电，在供电可靠性方面只是增加了干线电缆供电这一环节，只要干线电缆正常工作，就能保证供电的可靠性。
4.2 电缆馈出回路及数量
      增加“低压配电室”后，“低压开关室”出线回路和电缆数量，通过公共区的电缆回路及数量明显减少，如表3所示。

4.3 投资比较
      新方案增加了土建面积，进线柜、母联柜、干线电缆都属于新增内容，直接投资相应增加。但是设“低压配电室”后向西端各类负荷配电的电缆距离会减小，截面也会降低，可以节省一部分投资。通过计算比较如下：
      西端设置配电室后需增加7面低压柜的面积，约为30.4 m2。相应变电所减少4面低压柜的面积，约为15.2 m2，而配电室需增加2面进线柜和1面母联柜。每面进线柜及母联柜按人民币6万元计算，土建面积按1万元/m2计算，综合上述2项增加投资约为33.2万元。
      增加配电室后电缆数量及规格发生变化，未增加配电室前表1中电缆投资成本总计为137.3万元（由电缆数量结合市场单价计算而来），改为配电室后电缆投资成本总计为39.0万元。干线电缆按393元/m计算，价值为393×200×16=125.76（万元）（从低压开关室至低压配电室按200 m考虑）。
      电缆投资成本增加量为：
Y2=125.76+39?137.3=27.46（万元）
      合计增加投资：
Y=Y1+Y2=33.2+27.46=60.66（万元）
4.4 运营费用比较
      增加配电室后，由于西端配电电缆长度减小，电缆上消耗的电能随之减少，根据计算，增加前电缆用电104.66度/天；增加后电缆用电67.67度/天。按每度电0.5元计，每年节省电费6 750.68元。
4.5 运营维护的便利性
      从运营维护方面看，增加配电室后，“低压开关室”馈出回路不但数量减少，而且名称也很清晰，故障发生时，能够很快地找出故障回路并排除故障。对维护运营来说，节省了时间就是创造了效益。

5 结论
      通过上述分析，对于地铁车站低压系统，在远离降压所的一端，当负荷较大时，增设低压配电室，工程安全可靠，施工、运营、维护简单方便，笔者建议结合工程实际考虑采用上述方案。