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摘要：随着经济的迅速发展，我国地铁行业也得到了迅速的发展，本文通过几个方面的描写对地铁变配电设计进行了详细的分析与探讨，以供参考。
关键字：地铁；变配电；设计；
中图分类号：S611文献标识码： A
前言：虽然我国很多的城市都建有地铁，并且随着科技技术的发展，我国的地铁施工技术也越来越成熟，但是由于多方面的原因，我国地铁施工方面的技术还有很多的地方需要进一步的完善，本文主要对地铁变配电设计进行了详细讲述。
一、地铁变配电系统供电方案的选择
地下铁道为城市交通干线之一，其供电电源要求安全、可靠、不间断，均由城市电源供给。由于各城市电网不同，供电电压等级也不一样。目前国际上地铁的供电方式归纳起来可分为两种：l、集中式供电，即沿地铁线路设置不少于两个的专用主变电所，把城市高压网电源变为地铁所需要的电源电压等级向地铁供电。2、分布式供电，地铁所需电源均由地铁沿线的城市公用变电站供电，地铁不建造专用的主变电所。这两种供电方式在技术上都是可行的，且都有实际应用的先例。如香港、加拉加斯、上海地铁都为集中式供电系统，莫斯科、平壤地铁采用分布式供电。北京地铁是集中式供电辅以分布式供电构成可靠的供电系统。广州地铁一期工程采用集中式供电，在天河、芳村设110 kV主变电所。深圳地铁也采用集中式供电。集中供电有利于地铁供电的管理，减少增容贴费，并提高了检修作业的独立性，同时还提高了地铁自身供电的可靠性和灵活性，但投资比分散供电大，适用于用电量大的地下铁道。分散供电投资小，但要求供电部门变电所预留有足够的备用容量且地铁沿线公用变电所较多，一般适用于用电量小，且沿线城市公用变电所电源可靠的地下铁道。
二、地铁变配电系统降压变电所
（一） 电源
降压变电所一般带有一、二级负荷，供电负荷重要，且地铁供电与企业供电不同。一般大工厂企业用电多集中在一个地方，而地铁用电则在沿线路十几或二十几千米范围内，其特点是沿线所有负荷通过各变电所供电，沿线变电所数量较多。在调查中发现，要求供电部门满足每个变电所二路专用电源比较困难，因此，降压变电所可以从主变电所或其它地方引二路相互独立的高压电源，其中一路必须为专用电源。每路进线电源容量应满足变电所70％的负荷容量o
（二）所址选择
变电所选择的基本原则是靠近负荷中心、电缆引入线方便、设备运输方便。每个车站变电所所址位置有地面上或地下，站台两端或一端等方案。降压变电所设在地面上的优点是节省投资、运行维护方便，但受到地面场地限制，适用于地面场地开阔的车站。降压变电所设在地下的优点是变压器可深入负荷中心，变压器供电半径小，电缆穿插少，其缺点是通风散热差、土建投资高，适合于地面建筑物密集、地面场地受到限制的一般车站。至于地下车站降压变电所是设在站台两端还是一端，则要结合负荷量大小及站台长度、车站规模等进行具体分析，如在广州地铁一期工程设计中，对某车站变电所设在地下作了两个方案进行比较：(1)变电所设在站台两端，每端各设2x630 kV·A变压器，各负责半个车站和相邻半个区间供电。(2)变电所设在站台一端(当负荷较小时)，设2x1 250 kV·A变压器。两种方案的技术经济比较见表1，最后推荐了方案(1)。而北京地铁地下车站降压变电所一般设于站台一端。
图1 降压变电所典型电气主接线
（三）电气主接线及运行方式
主接线应在安全、可靠的基础上力求简单。高压母线一般为单母线设断路器分段系统，其典型主接线如图l所示。其运行方式分为：
1、两路电源同时供电，正常时母联断开，当一路电源失电时，母联自投，由另一路电源供电。
2、两路电源一主一备运行，正常时母联开关合上，当一路电源失电时，另一路电源自投。低压主接线亦采用单母线分段系统。当1台变压器故障失电时，自动切除三级负荷，由另1台变压器供全所一、二级负荷。
表1技术经济综合比较表
（四）变压器台数及容量
每个降压变电所宜选用两台动力、照明综合变压器。综合变压器供给车站及沿线区间通信、信号、机械、给水、暖通等动力负荷和照明负荷。每台变压器按满足一、二级负荷所需容量设计，这样既可满足地铁供电可靠性，又可降低投资，正常运行时负荷率可提高，使运行更为经济。
（五） 自用电
为节省投资，降压所高压开关柜操作等所用电不专设所用变压器，所用电可由不同母线段接引的变压器低压侧分别接引二路交流电源至直流电源屏，由此供给变电所直流操作机构分、合闸、变电所经常负荷、车站及沿线区间事故照明。
（六）主要电气设备选择
地下电气设备应选用防潮、无自爆、防锈蚀、耐火或防鼠咬型产品。地铁工程浩大，建设周期长，往往由于施工安排不合理或提前将电气设备下洞安装，未能及时通电运行造成电气设备受潮，此时洞内湿度更大，影响安全送电，除合理安排施工外，在设计中还要求电气设备具有防潮性能。另外，为了满足消防及安全要求，电气设备具有防爆，防火性能。具体来说，高压开关柜宜采用体积小，防潮性能好的金属铠装手车式开关柜，如北京、上海、广州地铁均采用手车式高压开关柜，低压开关柜宜选用抽屉式开关柜。断路器宜优先采用无油的真空断路器。变压器宜采用具有高度的防潮、防尘、不燃型、低噪音且无有毒气体产生的环氧树脂干式变压器。蓄电池屏应选用具有电池体积小、运营维护简单且电池内阻小、放电倍率高的镉镍碱性电池屏。从地铁环境考虑，电力电缆和控制电缆应选择无卤难燃低烟型电缆产品，但由于目前国内生产不具备条件，且造价昂贵、故可采用铜芯阻燃型电缆，尽量做到低烟低毒，在设计防灾(防火)时与通风系统密切配合，确保人身安全。另外还要求电缆具有防鼠咬功能，电缆桥架宜采用不锈钢型。
三、地铁变配电系统的负荷分类
根据地铁负荷对供电可靠性要求的不同及参照国内外地铁建设实际经验，可将地铁低压负荷分为3级：
(一)一级负荷：事故风机、事故照明、主排水泵、
检售票机、通信、信号、防灾装置及防灾报警，远动及计算机系统等。
(二)二级负荷：普通风机、自动扶梯、排水泵、污水泵、一般工作照明及节电照明。
(三)三级负荷：空调机组、热风幕、广告照明、维修电源及其它商业用电等次重要负荷。
四、地铁变配电系统的低压供电
（一）供电原则
一级负荷采用双电源、双电缆、供电末端自动切换，来电自动恢复。即供电末端设双电源切换箱，自投自复，一路为工作电源，另一路为备用电源。
二级负荷采用双电源，单电缆。
三级负荷采用单电源、单电缆。
动力照明的配电方式应以放射式供电为主，树干式供电为辅。上海、广州等地铁工程基本上采用这种配电方式，且大容量的动力设备及主要使用者直接由降压变电所供电，如车站风机、冷冻机组、消防泵、区间排水泵、通信、信号等用电设备。
（二）配线方式
大容量的动力照明负荷因负荷电流较大且受环境空间限制，因此宜采用封闭式母线沿桥架敷设，其余回路宜采用电缆集中沿电缆槽或电缆桥敷设。
五、地铁变配电系统的无功补偿
为减少无功负荷，提高功率因子，地铁供电系统应设无功补偿装置，将功率因子补偿到0．9以上。由于高压电容器运行条件要求较高，需设在单独房间内，且存在自爆问题，而低压补偿设备布置及安全防护都比较简单，且在长期运行中，未发生过电容器爆炸事故。因此地铁供电宜采用低压补偿。将电容器设在低压配电室集中补偿或大型动力设备附近就地补偿。
总之，地铁变配电系统的设置对地铁工程有着非常积极的作用，这就要求我们在实际的施工过程中不断提高地铁变配电系统的技术水准，为地铁事业的发展创造更好的成绩。
参考文献：
[1] 刘敏. 地铁变配电系统的工程设计研究[J]. 湖南大学.2006(11)
[2] 张金花. 地铁变配电系统設计研讨[J]. 甘肃科技纵横.2003(4)
关键字：地铁；变配电；设计；
中图分类号：S611文献标识码： A
前言：虽然我国很多的城市都建有地铁，并且随着科技技术的发展，我国的地铁施工技术也越来越成熟，但是由于多方面的原因，我国地铁施工方面的技术还有很多的地方需要进一步的完善，本文主要对地铁变配电设计进行了详细讲述。
一、地铁变配电系统供电方案的选择
地下铁道为城市交通干线之一，其供电电源要求安全、可靠、不间断，均由城市电源供给。由于各城市电网不同，供电电压等级也不一样。目前国际上地铁的供电方式归纳起来可分为两种：l、集中式供电，即沿地铁线路设置不少于两个的专用主变电所，把城市高压网电源变为地铁所需要的电源电压等级向地铁供电。2、分布式供电，地铁所需电源均由地铁沿线的城市公用变电站供电，地铁不建造专用的主变电所。这两种供电方式在技术上都是可行的，且都有实际应用的先例。如香港、加拉加斯、上海地铁都为集中式供电系统，莫斯科、平壤地铁采用分布式供电。北京地铁是集中式供电辅以分布式供电构成可靠的供电系统。广州地铁一期工程采用集中式供电，在天河、芳村设110 kV主变电所。深圳地铁也采用集中式供电。集中供电有利于地铁供电的管理，减少增容贴费，并提高了检修作业的独立性，同时还提高了地铁自身供电的可靠性和灵活性，但投资比分散供电大，适用于用电量大的地下铁道。分散供电投资小，但要求供电部门变电所预留有足够的备用容量且地铁沿线公用变电所较多，一般适用于用电量小，且沿线城市公用变电所电源可靠的地下铁道。
二、地铁变配电系统降压变电所
（一） 电源
降压变电所一般带有一、二级负荷，供电负荷重要，且地铁供电与企业供电不同。一般大工厂企业用电多集中在一个地方，而地铁用电则在沿线路十几或二十几千米范围内，其特点是沿线所有负荷通过各变电所供电，沿线变电所数量较多。在调查中发现，要求供电部门满足每个变电所二路专用电源比较困难，因此，降压变电所可以从主变电所或其它地方引二路相互独立的高压电源，其中一路必须为专用电源。每路进线电源容量应满足变电所70％的负荷容量o
（二）所址选择
变电所选择的基本原则是靠近负荷中心、电缆引入线方便、设备运输方便。每个车站变电所所址位置有地面上或地下，站台两端或一端等方案。降压变电所设在地面上的优点是节省投资、运行维护方便，但受到地面场地限制，适用于地面场地开阔的车站。降压变电所设在地下的优点是变压器可深入负荷中心，变压器供电半径小，电缆穿插少，其缺点是通风散热差、土建投资高，适合于地面建筑物密集、地面场地受到限制的一般车站。至于地下车站降压变电所是设在站台两端还是一端，则要结合负荷量大小及站台长度、车站规模等进行具体分析，如在广州地铁一期工程设计中，对某车站变电所设在地下作了两个方案进行比较：(1)变电所设在站台两端，每端各设2x630 kV·A变压器，各负责半个车站和相邻半个区间供电。(2)变电所设在站台一端(当负荷较小时)，设2x1 250 kV·A变压器。两种方案的技术经济比较见表1，最后推荐了方案(1)。而北京地铁地下车站降压变电所一般设于站台一端。
图1 降压变电所典型电气主接线
（三）电气主接线及运行方式
主接线应在安全、可靠的基础上力求简单。高压母线一般为单母线设断路器分段系统，其典型主接线如图l所示。其运行方式分为：
1、两路电源同时供电，正常时母联断开，当一路电源失电时，母联自投，由另一路电源供电。
2、两路电源一主一备运行，正常时母联开关合上，当一路电源失电时，另一路电源自投。低压主接线亦采用单母线分段系统。当1台变压器故障失电时，自动切除三级负荷，由另1台变压器供全所一、二级负荷。
表1技术经济综合比较表
（四）变压器台数及容量
每个降压变电所宜选用两台动力、照明综合变压器。综合变压器供给车站及沿线区间通信、信号、机械、给水、暖通等动力负荷和照明负荷。每台变压器按满足一、二级负荷所需容量设计，这样既可满足地铁供电可靠性，又可降低投资，正常运行时负荷率可提高，使运行更为经济。
（五） 自用电
为节省投资，降压所高压开关柜操作等所用电不专设所用变压器，所用电可由不同母线段接引的变压器低压侧分别接引二路交流电源至直流电源屏，由此供给变电所直流操作机构分、合闸、变电所经常负荷、车站及沿线区间事故照明。
（六）主要电气设备选择
地下电气设备应选用防潮、无自爆、防锈蚀、耐火或防鼠咬型产品。地铁工程浩大，建设周期长，往往由于施工安排不合理或提前将电气设备下洞安装，未能及时通电运行造成电气设备受潮，此时洞内湿度更大，影响安全送电，除合理安排施工外，在设计中还要求电气设备具有防潮性能。另外，为了满足消防及安全要求，电气设备具有防爆，防火性能。具体来说，高压开关柜宜采用体积小，防潮性能好的金属铠装手车式开关柜，如北京、上海、广州地铁均采用手车式高压开关柜，低压开关柜宜选用抽屉式开关柜。断路器宜优先采用无油的真空断路器。变压器宜采用具有高度的防潮、防尘、不燃型、低噪音且无有毒气体产生的环氧树脂干式变压器。蓄电池屏应选用具有电池体积小、运营维护简单且电池内阻小、放电倍率高的镉镍碱性电池屏。从地铁环境考虑，电力电缆和控制电缆应选择无卤难燃低烟型电缆产品，但由于目前国内生产不具备条件，且造价昂贵、故可采用铜芯阻燃型电缆，尽量做到低烟低毒，在设计防灾(防火)时与通风系统密切配合，确保人身安全。另外还要求电缆具有防鼠咬功能，电缆桥架宜采用不锈钢型。
三、地铁变配电系统的负荷分类
根据地铁负荷对供电可靠性要求的不同及参照国内外地铁建设实际经验，可将地铁低压负荷分为3级：
(一)一级负荷：事故风机、事故照明、主排水泵、
检售票机、通信、信号、防灾装置及防灾报警，远动及计算机系统等。
(二)二级负荷：普通风机、自动扶梯、排水泵、污水泵、一般工作照明及节电照明。
(三)三级负荷：空调机组、热风幕、广告照明、维修电源及其它商业用电等次重要负荷。
四、地铁变配电系统的低压供电
（一）供电原则
一级负荷采用双电源、双电缆、供电末端自动切换，来电自动恢复。即供电末端设双电源切换箱，自投自复，一路为工作电源，另一路为备用电源。
二级负荷采用双电源，单电缆。
三级负荷采用单电源、单电缆。
动力照明的配电方式应以放射式供电为主，树干式供电为辅。上海、广州等地铁工程基本上采用这种配电方式，且大容量的动力设备及主要使用者直接由降压变电所供电，如车站风机、冷冻机组、消防泵、区间排水泵、通信、信号等用电设备。
（二）配线方式
大容量的动力照明负荷因负荷电流较大且受环境空间限制，因此宜采用封闭式母线沿桥架敷设，其余回路宜采用电缆集中沿电缆槽或电缆桥敷设。
五、地铁变配电系统的无功补偿
为减少无功负荷，提高功率因子，地铁供电系统应设无功补偿装置，将功率因子补偿到0．9以上。由于高压电容器运行条件要求较高，需设在单独房间内，且存在自爆问题，而低压补偿设备布置及安全防护都比较简单，且在长期运行中，未发生过电容器爆炸事故。因此地铁供电宜采用低压补偿。将电容器设在低压配电室集中补偿或大型动力设备附近就地补偿。
总之，地铁变配电系统的设置对地铁工程有着非常积极的作用，这就要求我们在实际的施工过程中不断提高地铁变配电系统的技术水准，为地铁事业的发展创造更好的成绩。
参考文献：
[1] 刘敏. 地铁变配电系统的工程设计研究[J]. 湖南大学.2006(11)
[2] 张金花. 地铁变配电系统設计研讨[J]. 甘肃科技纵横.2003(4)