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【摘要】地铁低压配电系统是地铁供电网络中全方位的服务功能，承担了除给电动车组供电以外给所有低压负荷提供电能的重要任务，保证所有动力照明设备配电的安全、可靠、有效、经济。本文具体对地铁低压配电系统设计中的几点注意问题进行了分析。
【关键词】地铁低压配电
地铁低压配电系统承担了除给电动车组供电以外给所有低压负荷提供电能的重要任务，而且由于地铁系统中各种服务性设备系统专业较多，接口也相对较复杂，设计者在设计过程中除了要了解相关专业及其设备的运行工况，并且要在设计过程中密切配合，这些是是低压配电系统能更好完成设计的重要条件。本文针对地铁低压配电系统设计中需要注意的几点问题进行了分析。
一、区间主排水泵、雨水泵、射流风机的配电
地铁两车站间的区间长度一般为1km 左右，其间的220/380V配电设备比较分散且容量不大，一般来讲均由设在区间两端的车站变电所提供电源。两端车站变电所在区间部分的供电的分界点在区间中点里程。对低压配电系统来讲，区间部分的配电设备配电半径长达500m，属于长距离低压配电。低压配电要考虑到线路压损、保护灵敏性校验等方面的因素，综合考虑制定合理的配电系统。区间低压配电系统由于配电距离长，因此造价较高，制定合理的配电系统对低压配电系统专业设计者来讲是应着重思考的地方。下面对区间主排水泵、雨水泵及射流风机的配电设计做分析，并提出注意事宜。
地铁区间主排水泵、雨水泵及射流风机设备有如下的特点：负荷容量不大（单台容量一般不超过22kW）；一般设置几台风机或水泵，并根据现场的实际情况确定单台或多台运行；均为一级负荷；为电动机负载。
对电动机负荷来讲，一般起动电流为额定电流的7 倍左右，起动尖峰电流一般为起动电流的2 倍左右（即起动尖峰电流为额定电流的14倍），因此给电动机负荷配电的上级断路器的瞬时脱扣器的整定电流应为起动电流的2~2.5 倍。
地铁区间配电是属于长距离配电，虽然考虑到压降控制在5%之内，选取了电缆截面，但是给电动机负荷配电的上级断路器瞬时脱扣器整定值很大（额定电流14倍以上），在发生单相接地短路时，靠开关过流保护兼作接地保护的校验很难通过，势必在断路器上加必要的辅助附件，才能在单相接地短路时上级断路器可靠的跳闸。但是加设附件会造成成本的提高，配电系统的可靠性降低，在低压配电系统中不优先考虑。
我们注意到上述设备均为成组多台的电动机设备，且没有工况要求必须同时起动运行，因此尖峰电流也不是将所有运行的负荷的额定电流相加之和的14倍。如N 台分别先后起动的电动机负荷起动尖峰电流计算如下（尖峰电流按2 倍起动电流考虑）：
式中，Imax 为一组电动负荷起动的尖峰电流，单位A ； P 为单台电动机负荷容量，单位kW；cosφ 为功率因数。
因此给上述N台电动机设备配电的上级断路器的瞬动保护整定值 Id≥1.2Imax 即可，1.2为误差系数。
给N 台电动机负荷配电的上级断路器的瞬动保护整定值与正常运行是电流的比值：
可以看出一组多台运行的电动机设备，设备数量越多，给这组电动机设备配电的短路器瞬时脱扣整定值就越接近正常的运行的额定电流。比如 2 台电动机分别起动时，上级断路器瞬时脱扣器仅需整定为9 倍的额定计算电流，3 台电动机分别不同时起动时，上级断路器瞬时脱扣器仅需整定为 6.4 倍的额定计算电流，如果同时起动那么瞬时脱扣电流需整定为16.8 倍额定计算电流。因此不同时起动电动机的运行工况对采用过流保护来兼作接地保护时的灵敏性校验是有利的。如果分别不同时起动的工况，利用过流保护兼作接地故障保护灵敏性校验仍不满足，才考虑加设其他附件等措施。综上所述要求成组运行的电动机不同时起动避免了在开关上加其他附件的概率，节省了投资，此外加上附件也降低了配电系统的可靠性。
地铁区间的主排水泵、雨水泵运行工况是根据现场水位情况来确定起动单台水泵还是多台水泵，由于水位的上升不会突变，因此肯定不会同时起动水泵电动机。对于射流风机，正常情况是由BAS（环境与设备监控系统）专业来控制的，如果不提醒BAS专业，那么 BAS 专业为了方便简捷，可能同时向各台风机发出起动命令，那么配电专业需按照所有电动机同时起动来计算电动机起动尖峰电流（14倍额定电流），相应的给射流风机配电的断路器过流保护的整定值增大，单相接地短路时，利用过流保护兼作接地故障保护的校验很难通过，需增加必要的措施才能保证发生单相短路时上级断路器跳闸。但是这样增加了造价，降低了配电系统得可靠性。
二、自带双电源装置的配电系统，上级断路器设漏电保护时需慎用
地铁部分配电设备需独立成系统的配电，比如地铁区间的人防电源，区间人防电源通常为一级负荷，通常在人防设备的附近设置双电源切换装置，低压配电专业与人防专业的接口划分通常在双电源切换箱进线开关的上口，双电源切换箱由人防专业设计并备料。由于属于区间设备，配电距离较远，低压配电专业通常在配向人防双电源切换箱的断路器设置漏電保护，但是在安装完毕后送电时，就会出现断路器跳闸现象，追溯原因，发现人防自带的双电源切换箱切换装置采用3 级，导致了上级漏电保护误动。
跳闸的主要原因为：如图所示的电流矢量和I1+ I2+ I3+ In=0，In= Ina+ Inb，假如此时双电源切换装置由主供电源供电，对于主供电源的漏电保护断路器的线圈来讲，流过的电流为I1+ I2+I3+ Ina= -Inb，Inb＞ILD。
ILD 为上级断路器漏电流保护整定值。通过分析，我们发现，主要原因是双电源切换装置选择了三级，导致了切换装置上级的断路器跳闸，因此出现了双电源切换装置上级的断路器跳闸。因此在设计时低压配电设计者应与接口专业进行沟通与提醒，避免跳闸事件的发生。
三、相关接口专业对低压配电专业的认识误区
地铁设计一般在设备招标前进行施工图设计，设备招标后对根据设备的招标结果进行修改及完善设计。在设备招标前相关接口专业向低压配电专业提供本专业设备的用电资料，低压配电根据资料进行设计。在相关设备招标后，一般来讲，应根据招标结果再次向低压配电系统提供用电负荷资料，但是有的人认为招标后的用电负荷有所减小，不再提供也不会有什么问题。这个过程其实忽略了两个问题，第一配电设备容量的减小，那么配电设备的接线端子也将减小，生产设备的厂家经常是不知道设备的接线端子实际接多大的电缆，于是厂家就按照设备的容量计算后，按照常规来估设电缆的接线端子，因此就造成了在实际操作中会出现电缆与接线端子不匹配，现场施工困难的情况；第二假如招标后的负荷为电动机负荷，而电动机负荷是靠低压配电系统设置的过载元件来保护电动机的，那么低压配电专业人员不知道招标后的电动机容量减小，过载元件设置的参数必然较大，在电动机过载时不能及时跳闸，导致烧毁电动机。
以上，是对地铁低压配电系统设计中需要注意的几点问题的分析。低压配电系统在地铁设计中具有举足轻重的地位，其设计思路也富于变化，在以后的地铁线路中应不断总结，取长补短，完善设计环节，形成统一优质的设计方法。
参考文献：
[1] 沈文杰. 地铁配电变压器负荷的计算[J]. 电气技术, 2010,(02) . [2] 于喆. 浅析地铁供电系统的运营与维护[J]. 西铁科技, 2010,(01) . [3] 李军,王道阔. 具有电气火灾监控功能的地铁配电监控系统[J]. 现代城市轨道交通, 2008,(04) . [4] 王均山. 有源滤波技术在地铁供电系统中的应用[J]. 铁道工程学报, 2009,(09) .
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
【关键词】地铁低压配电
地铁低压配电系统承担了除给电动车组供电以外给所有低压负荷提供电能的重要任务，而且由于地铁系统中各种服务性设备系统专业较多，接口也相对较复杂，设计者在设计过程中除了要了解相关专业及其设备的运行工况，并且要在设计过程中密切配合，这些是是低压配电系统能更好完成设计的重要条件。本文针对地铁低压配电系统设计中需要注意的几点问题进行了分析。
一、区间主排水泵、雨水泵、射流风机的配电
地铁两车站间的区间长度一般为1km 左右，其间的220/380V配电设备比较分散且容量不大，一般来讲均由设在区间两端的车站变电所提供电源。两端车站变电所在区间部分的供电的分界点在区间中点里程。对低压配电系统来讲，区间部分的配电设备配电半径长达500m，属于长距离低压配电。低压配电要考虑到线路压损、保护灵敏性校验等方面的因素，综合考虑制定合理的配电系统。区间低压配电系统由于配电距离长，因此造价较高，制定合理的配电系统对低压配电系统专业设计者来讲是应着重思考的地方。下面对区间主排水泵、雨水泵及射流风机的配电设计做分析，并提出注意事宜。
地铁区间主排水泵、雨水泵及射流风机设备有如下的特点：负荷容量不大（单台容量一般不超过22kW）；一般设置几台风机或水泵，并根据现场的实际情况确定单台或多台运行；均为一级负荷；为电动机负载。
对电动机负荷来讲，一般起动电流为额定电流的7 倍左右，起动尖峰电流一般为起动电流的2 倍左右（即起动尖峰电流为额定电流的14倍），因此给电动机负荷配电的上级断路器的瞬时脱扣器的整定电流应为起动电流的2~2.5 倍。
地铁区间配电是属于长距离配电，虽然考虑到压降控制在5%之内，选取了电缆截面，但是给电动机负荷配电的上级断路器瞬时脱扣器整定值很大（额定电流14倍以上），在发生单相接地短路时，靠开关过流保护兼作接地保护的校验很难通过，势必在断路器上加必要的辅助附件，才能在单相接地短路时上级断路器可靠的跳闸。但是加设附件会造成成本的提高，配电系统的可靠性降低，在低压配电系统中不优先考虑。
我们注意到上述设备均为成组多台的电动机设备，且没有工况要求必须同时起动运行，因此尖峰电流也不是将所有运行的负荷的额定电流相加之和的14倍。如N 台分别先后起动的电动机负荷起动尖峰电流计算如下（尖峰电流按2 倍起动电流考虑）：
式中，Imax 为一组电动负荷起动的尖峰电流，单位A ； P 为单台电动机负荷容量，单位kW；cosφ 为功率因数。
因此给上述N台电动机设备配电的上级断路器的瞬动保护整定值 Id≥1.2Imax 即可，1.2为误差系数。
给N 台电动机负荷配电的上级断路器的瞬动保护整定值与正常运行是电流的比值：
可以看出一组多台运行的电动机设备，设备数量越多，给这组电动机设备配电的短路器瞬时脱扣整定值就越接近正常的运行的额定电流。比如 2 台电动机分别起动时，上级断路器瞬时脱扣器仅需整定为9 倍的额定计算电流，3 台电动机分别不同时起动时，上级断路器瞬时脱扣器仅需整定为 6.4 倍的额定计算电流，如果同时起动那么瞬时脱扣电流需整定为16.8 倍额定计算电流。因此不同时起动电动机的运行工况对采用过流保护来兼作接地保护时的灵敏性校验是有利的。如果分别不同时起动的工况，利用过流保护兼作接地故障保护灵敏性校验仍不满足，才考虑加设其他附件等措施。综上所述要求成组运行的电动机不同时起动避免了在开关上加其他附件的概率，节省了投资，此外加上附件也降低了配电系统的可靠性。
地铁区间的主排水泵、雨水泵运行工况是根据现场水位情况来确定起动单台水泵还是多台水泵，由于水位的上升不会突变，因此肯定不会同时起动水泵电动机。对于射流风机，正常情况是由BAS（环境与设备监控系统）专业来控制的，如果不提醒BAS专业，那么 BAS 专业为了方便简捷，可能同时向各台风机发出起动命令，那么配电专业需按照所有电动机同时起动来计算电动机起动尖峰电流（14倍额定电流），相应的给射流风机配电的断路器过流保护的整定值增大，单相接地短路时，利用过流保护兼作接地故障保护的校验很难通过，需增加必要的措施才能保证发生单相短路时上级断路器跳闸。但是这样增加了造价，降低了配电系统得可靠性。
二、自带双电源装置的配电系统，上级断路器设漏电保护时需慎用
地铁部分配电设备需独立成系统的配电，比如地铁区间的人防电源，区间人防电源通常为一级负荷，通常在人防设备的附近设置双电源切换装置，低压配电专业与人防专业的接口划分通常在双电源切换箱进线开关的上口，双电源切换箱由人防专业设计并备料。由于属于区间设备，配电距离较远，低压配电专业通常在配向人防双电源切换箱的断路器设置漏電保护，但是在安装完毕后送电时，就会出现断路器跳闸现象，追溯原因，发现人防自带的双电源切换箱切换装置采用3 级，导致了上级漏电保护误动。
跳闸的主要原因为：如图所示的电流矢量和I1+ I2+ I3+ In=0，In= Ina+ Inb，假如此时双电源切换装置由主供电源供电，对于主供电源的漏电保护断路器的线圈来讲，流过的电流为I1+ I2+I3+ Ina= -Inb，Inb＞ILD。
ILD 为上级断路器漏电流保护整定值。通过分析，我们发现，主要原因是双电源切换装置选择了三级，导致了切换装置上级的断路器跳闸，因此出现了双电源切换装置上级的断路器跳闸。因此在设计时低压配电设计者应与接口专业进行沟通与提醒，避免跳闸事件的发生。
三、相关接口专业对低压配电专业的认识误区
地铁设计一般在设备招标前进行施工图设计，设备招标后对根据设备的招标结果进行修改及完善设计。在设备招标前相关接口专业向低压配电专业提供本专业设备的用电资料，低压配电根据资料进行设计。在相关设备招标后，一般来讲，应根据招标结果再次向低压配电系统提供用电负荷资料，但是有的人认为招标后的用电负荷有所减小，不再提供也不会有什么问题。这个过程其实忽略了两个问题，第一配电设备容量的减小，那么配电设备的接线端子也将减小，生产设备的厂家经常是不知道设备的接线端子实际接多大的电缆，于是厂家就按照设备的容量计算后，按照常规来估设电缆的接线端子，因此就造成了在实际操作中会出现电缆与接线端子不匹配，现场施工困难的情况；第二假如招标后的负荷为电动机负荷，而电动机负荷是靠低压配电系统设置的过载元件来保护电动机的，那么低压配电专业人员不知道招标后的电动机容量减小，过载元件设置的参数必然较大，在电动机过载时不能及时跳闸，导致烧毁电动机。
以上，是对地铁低压配电系统设计中需要注意的几点问题的分析。低压配电系统在地铁设计中具有举足轻重的地位，其设计思路也富于变化，在以后的地铁线路中应不断总结，取长补短，完善设计环节，形成统一优质的设计方法。
参考文献：
[1] 沈文杰. 地铁配电变压器负荷的计算[J]. 电气技术, 2010,(02) . [2] 于喆. 浅析地铁供电系统的运营与维护[J]. 西铁科技, 2010,(01) . [3] 李军,王道阔. 具有电气火灾监控功能的地铁配电监控系统[J]. 现代城市轨道交通, 2008,(04) . [4] 王均山. 有源滤波技术在地铁供电系统中的应用[J]. 铁道工程学报, 2009,(09) .
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。