地铁主变电所的方案设计

【摘要】地铁主变电所方案设计是地铁总体方案阶段设计工作非常重要的一个环节。本文结合南京地铁十一号线新建主变为背景来具体谈下新线总体方案阶段该如何考虑主变的设计方案。主变设计内容繁多，本次只针对方案阶段新建主变电站选址、主变布置、110kV和35kV主接线等方面做深入探讨。

【关键词】地铁；主变电所；主变选址；主接线

引言

主变电站是地铁线路的供电核心，一条地铁线路动辄二十几公里，主变电站的设置方案对地铁线路的影响是巨大的。如果主变电站设置不当，大者会造成周边线路无法实现资源、土地资源的浪费、周围居民的投诉，小者会造成电缆的巨大额外损耗，电缆压降过大带来的安全性等等问题。

1新建主所必要性分析

本工程线路全长27km，其中高架段1.1km，地下段25.9km，设车站20座，车辆段1座，横跨浦口区，本工程与7条线路有换乘。原规划主所有：宁和线（S3）：朱石路主所（已建成），10号线：滨江大道主所（已建成），宁天线（S8）：大厂东主所（已建成）。浦口主变（本线新建，本文重点谈论）。根据本期线网规划，江北地区新增线路较多，11号线、13号线、4号线二期、15号线，S8线二期，仅靠原规划主所供电能力不足，新建主所是必要的。根据主变电所资源共享方案，朱石路主所为宁和、11号线共享主所，由于江北区域线路建设的提前，朱石路主所目前没有为11号线预留供电的容量，大厂东主所没有考虑为11号线供电，建议11号线仅采用滨江大道主所作为一个主供供电。为保证供电可靠性，一条线路至少保证两个主所供电，所以本线需要再新建一个主所。

2主变电所设置方案主要决定因素

2.1站址选择原则上需满足以下要求

（1）规划主变电所分布时，应考虑供电负荷的合理分配，同时以整体线网观念布局设置，便于主变电所资源共享。（2）当一座主变解列退出时，支援供电的主变能够满足该线路远期一、二级用电负荷的需求。（3）选址应符合城市总体规划用地布局要求、便于进出线、避开易燃易爆区和严重污秽区等。（4）选址应尽量避免设在建筑物密集的中心城区，减少拆迁，便于落实站址。（5）主变电所布局规划以轨道交通线网规划、城市规划为依据，根据线网建设时序，统筹规划线网主变电所布局。（6）主变电所位置选择需考虑安全可靠性要求，靠近负荷中心，邻近轨道交通线路布置。

2.2主变电所是否考虑资源共享

本工程与7条线路换乘，在有条件的情况下，应考虑与相邻线路的主变电所资源共享，以节省电力系统及土建资源。

2.3主变电所外部电源引入方案是否具有可实施性

主变电所电源引入的电源点、路径以及敷设方式除满足地铁负荷的需求外，还应考虑工程的可实施性。因此，需结合外部电源的容量、仓位以及城市规划等因素综合考虑，确定本工程实施方案。

3主变电所设置

3.1主变电所设置优化方案

结合外部电源及主变电所资源共享方案，本工程推荐新建浦口主变电所，并利用既有10号线滨江大道主变电所供电。新建主所应该可以分担既有滨江大道主所的负荷，同时4号线二期、S8线二期工程也需要本主所供电，同时为15号线供电预留土建条件。

3.2新建主所站址选择

结合南京地铁十一号线一期工程供电系统方案，推荐在本线大桥站附近新建浦口主变电所。大桥站位于南京市浦口区浦珠北路与大桥北路路口，为地铁十一号线一期与S8号线换乘车站，车站四周无无易燃易爆和大气严重污染的企业或单位，有利于主变电所布置。站址场地现状平坦，交通便利，有利于设备运输和消防救援。

3.3校验外部电源引入可行性

3.3.1电源引入浦口主变电所位于南京市浦口区，附近主要有城南河、山江、沿泰变3座220kV变电站，沿泰变由于容量不大，规划为后期其他变电站供电。现只考虑城南河和山江变。电源根据与南京市电力设计院的沟通，浦口主变电所外部电源可从城南河变电站引一回110kVT接电源，供电距离约7.5km，从山江变电站引一回110kV专线电源，供电距离约3.2km.3.3.2电源通道城南河变至浦口主变电所的电源通道可设置于江北大道快速路附近的的狭长地带，山江变至浦口主变电所的电缆可延珍珠街敷设，两区域基本无大型建筑物，电源通道可采用在道路旁边或附近设置电缆排管或电缆隧道。3.3.3外部电源引入线路输电方式根据本工程在南京市的地理位置，结合南京市地方电网市内采用电缆入地敷设的供电特点，推荐本工程主变电所外部电源采用电缆输电方式。综上所述，新建浦口主变电源引入条件良好，选址可行。

4主变电所总平面及平面布置

4.1总平面布置

主变电站采用全户内布置形式，建筑物成长方形布置、布置于场地中央。站区内有主变电所本体、电缆沟及消防水池等建筑物、构筑物，站址场坪呈长方形，长约80m，宽约40m，站区占地面积3200m2。站区内设环形消防通道及主变运输道路，消防通道宽4.0m，主变运输道路宽5.0m。

4.2建筑平面布置

变电站建筑设计为地下一层、地上二层布置形式。主变电所建筑长度约为50m，宽约为26m，室内外高差1.5m，建筑高度12m，建筑面积约为3500m2，占地面积约为1300m2。变电站室内外高差1.5m，地下室层高3.0m，一层层高为5.0m，二层层高为5.0m。建筑总高度为11.5m。

5新建浦口主变电所电气设计方案

5.1主变电所的接线方式

根据主变电所资源共享方案，本工程浦口主变电所为11号线、4号线二期、S8线供电，并为远期15号线预留土建条件，为最大限度减小设备故障影响的供电范围，采用110kV进线共用、主变压器分设的共享方式，与本工程同期的4号线二期、S8线与本工程共用2台主变，为远期15号线预留两台变压器土建条件。

5.2主变压器容量

近期正常情况下浦口主变电站单台主变压器负荷为10.8MVA，滨江大道主变电站解列情况下负荷最大，为25.6MVA，由于目前资料尚不稳定，负荷按照与本工程同等规模考虑，每段母线为4号线二期预留16MVA容量，为S8线二期预留6MVA容量，近期安装容量需为2×50MVA。15号线属于远期线路，预留两台变压器安装条件。

5.3110kV侧接线形式

主变电所110kV侧主要有两种接线形式，一种是内桥接线形式，另一种为线路变压器组接线形式。两种接线形式的比较详见表1。以上比较，两种接线方式各有优缺点。内桥接线方式的内桥开关可能影响电力系统运行方式，而且在110kV侧设备的实际操作时，必须经供电部门调度的同意，内桥接线运行调度复杂。目前南京已运营及在建地铁主变电所110kV侧主接线均采用线路变压器组接线方式。因此，建议新建浦口主变电所110kV侧主接线设计中采用线路变压器组接线方式。

5.435kV侧接线形式

本工程主变电所考虑共享。对于共享主变电所35kV侧接线方式，目前主要有两级母线、T接、母线非独立设置三种。5.4.1两级母线接线方式此接线方式的特点：各工程35kV系统之间相对独立，对于不同工程的控制及电费计量可通过公用母线向各线供电的馈线开关实现，35kV专用母线馈线断路器的拒动也均可以通过上述开关跳闸实现故障隔离。此种接线形式比较适用于共享主变电所线路较多、距离较远，且馈线回路较多，电缆廊道空间受限，各条线路之间的建设时序可以相差较大的线路。5.4.2T型接线方式此接线方式的特点：各工程35kV系统之间相对独立，对于不同工程的控制及电费计量可通过专用母线进线开关实现。35kV专用母线馈线断路器的拒动均可以通过进线断路器的跳闸实现故障隔离。共享线路接入系统时，需对主变压器差动保护进行调整，但在先期准备工作做好的情况下，不会影响线路运营，适用于主变电所位于2条或多条线路的交汇处，且线路的建设时间相差较长的共享主变电所的35kV接线形式。5.4.3母线非独立设置接线方式主变压器二次侧设一级35kV母线，此母线直接向本工程各供电分区馈出电缆，共享线路母线的进线也从此母线上引出。此接线方式特点：两个工程供电系统之间的独立性相对较差，适用于预留分区及馈线数量较少的情况，因此本线不推荐采用。新建浦口主变电站与其他线路共享，T接或两级母线接线形式均适用于本线，南京市共享主变电所35kV侧基本采用的是两级母线接线方式，为使南京市轨道交通线路接线方式统一，新建浦口主变电所35kV侧接线方式推荐采用两级母线接线方式。

6结束语

目前城市轨道交通建设的开发力度之大，城市线网越来越密，加之城市发展带来土地的巨大增值和土地储备量的紧缺，主变电站资源共享已成为主变设计前期考虑的共识，主变选址和主接线问题显得尤其重要。所以主变方案设计阶段，如何做好主变选址工作及相关共享主接线方案是轨道交通设计前期需要做的重点研究。

参考文献

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作者:李小明 单位:广州地铁设计研究院有限公司