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【摘要】当前，地铁低压配电系统在各地地铁建设中应用广泛。本文围绕地铁低压配电系统进行分析，以供参考。
【关键词】地铁；低压配电；应用；分析
中图分类号：U231文献标识码： A
一、前言
相比于传统配电系统，低压配电系统具有可靠性、有效性以及运营维护便利，因此，在地铁建设中发挥着重要作用。
二、降压变电所低压部分自动化系统应用
地铁0.4kV配电系统直接面向车站、区间的低压用户，从用电设备负荷分类来讲，一、二级负荷占绝大多数，对低压电源的可靠性要求高.主变电所、中压网络等输变电环节采取了一系列措施以提高供电系统的可靠性，在0.4kV配电系统这一环节采用分段单母线接线，设母线分段开关，并设三级负荷分母线。
1、传统低压配电模式
（1）根据GB50157—2003《地铁设计规范》14.6.8的规定,0.4kV降压变电所遥控对象应包括下列基本内容：降压变电所的低压进线断路器、低压母联断路器、三级负荷低压总开关；
（2）根据GB50157—2003《地铁设计规范》14.6.9的规定,0.4kV降压变电所遥信对象应包括下列基本内容：降压变电所低压进线断路器、母联断路器的故障跳闸信号；
因此,传统低压配电模式根据规范要求，仅实现对进线断路器、母联断路器、三级负荷总开关以及监控变电所备用电源自投自复情况的遥控、遥信、遥测。进线断路器、母联断路器、三级负荷总开关的遥控、遥信由智能断路器实现，智能断路器采用微处理器或单片机为核心的智能控制器，不仅具备普通断路器的各种保护功能，同时还具备实时显示电路中的各种电气参数，对电路进行在线监视、自行调节、测量、实验、自诊断、可通行等功能.遥测由智能化数字仪表来实现。广州地铁2号线,上海地铁7、8号线,北京地铁1、2号线等地铁线路降压变电所低压部分自动化系统均采用该方式.
2、目前通用低压配电模式
在规范要求遥测、遥控、遥信的对象基础上,增加了对所有馈出回路的断路器的遥控、遥测、遥信，以及馈出回路电压、电流、功率、电能的遥测。
三、环控电控低压部分的智能系统应用
地下车站环控负荷中心附近设环控电控室，环控设备由环控电控室集中配电.有些地铁车站环控配电采用单母线分段的主接线方式，有些地铁环控配电采用双电源切换的主接线方式。环控电控柜另设三级负荷母线段，采用单母线不分段的接线方式，为冷冻水泵、冷却水泵等三级负荷分组配电。环控电控柜都是直接连接的现场环控设备，直接对现场环控设备供电或进行控制，对实时性有一定要求。随着环控电控柜的发展，它已不仅局限于供电，而且已逐步地将控制器等产品纳入进来，如软起动器、变频器等。
1、传统模式
传统的环控配电系统通过软启动器和变频器实现对大功率电动机的遥测、遥信和遥控.其他小功率电动机馈出回路的保护和控制采用普通电动机专用断路器、交流接触器和热继电器结合的保护形式。
图1环控智能低压配电系统结构图
由图1可知,环控电控低压仅为其他小功率通风空调设备提供电源,通过断路器对小功率电动机进行过载和短路保护。采用该配电系统模式的地铁线路包括：北京地铁1、2号线,广州地铁2号线,深圳地铁1号线,上海地铁1、2号线等线路。
2、目前通用模式
与传统利用软启动器和变频器实现对大功率电动机的遥测、遥信和遥控的环控配电系统相比较,目前环控柜低压自动化控制系统主要实现对通风空调等设备的监视、测量、控制和保护，对智能模块的参数设定、复位，对进线电源状态监视及电压、电流等参数的上传等；通风空调设备通常设就地控制、通风空调电控室控制、上位监控系统控制三级控制，智能低压控制系统实现三级控制转换及运行状态显示。每个通风空调电控柜内的智能电机保护器（智能马达保护控制器，简称马达保护，适用于保护交流50Hz的各种额定电流的电动机。对电动机的短路、堵转、过载、欠载、缺相/不平衡、接地/漏电、过/欠压及外部故障等引起的危害予以保护，并具有测量、操作控制、诊断维护、报警输出、模拟量输出及网络通讯，包括遥测、遥信、遥控、遥调等功能）采用現场总线连接，现场总线通过安装在远程I/O上的通信模块经过协议转换接入环控MCC系统.远程I/O与环控MCC系统之间通讯总线需采用冗余双总线方式；环控MCC系统与EMCS系统之间采用冗余以太网TCP/IP相连.通信模块与柜内智能模块之间的现场总线可采用单总线形式，通信速率不低于9600bps.远程I/O与环控MCC系统之间通讯总线采用冗余双总线方式，速率不低于1500kbps，以保证系统控制与数据传输的实时性。
四、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：①负荷容量不大（单台容量一般不超过22kW）；②一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；③均为一级负荷；④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。
五、变频起动
自动扶梯空载时，如果仍按额定速度运行，具有耗能大、机械磨损大和使用寿命降低等缺点。在扶梯上增设变频装置，根据客流情况自动调节扶梯的运行速度。扶梯空载时，低速运行;扶梯光电开关检测到有乘客时开始加速，并达到额定速度运行;当系统在一定时间内未检测到乘客时系统开始减速，并停留在低速运行状态，直到再次有乘客需求为止。扶梯空载时以节能速度模式运行，电流仅为空载时额定速度运行的1/3。变频技术的采用大大降低了扶梯起动时对电网的冲击，可有效改善电网的功率因数，降低功耗。大容量风机采用变频起动可减小起动时对电网的冲击，风机的能耗跟转速的1.7次方成正比，可根据不同的外界环境调整电机速度，输出合适的风量，因此，电机的转速下降之后，能耗也会急剧下降，节能效果明显。
六、低压配电自动化系统的应用比较
当前地铁设计建设中使用的低压配电自动化系统与传统配电模式相比有如下特点：
1、自动化
低压配电自动化系统由低压开关加装了具有通信功能的智能测控保护装置，比如微机电动机保护、智能仪表装置等，经数字通信与计算机系统网络连接，避免了传统模式无法对0.4kV降压变电所馈线回路进行远程监视以及实时的掌握其电气元件工作状态的弊端，降低了传统的低压系统维护的工作量以及运营维护人员现场巡检工作的难度.真正实现了低压配电设备运行管理的自动化。
2、多功能化
智能测量保护装置增强系统的可靠性,摆脱了传统电气元件功能单一的缺点，集测量、保护、控制等多种功能于一体，取代了传统指针式电量表、信号灯、继电器等电气元件，并大量减少了配电柜内二次接线，降低了传统模式下以点对点的方式与监控系统相连接,使用大量的控制电缆，摆脱了现场电缆敷设工程量大、接线复杂、系统调试难度大等缺点。
3、网络化
地铁上应用的低压配电自动化系统一般具有数字通信接口，通过网络与微机处理系统互联，可实现实时数据采集、数据存储、数据通信、数据处理、控制中心远程操作等多种功能。
七、结束语
当前，在我国地铁建设中，低压配电系统的应用不尽相同，但以其可靠性的优点，该系统必将具有更加广阔的发展空间。
参考文献
[1]中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册[M].北京：中国电力出版社，2005.
[2]于松伟，等.城市轨道交通供电系统设计原理与应用[M].成都：西南交通大学出版社，2008.
【关键词】地铁；低压配电；应用；分析
中图分类号：U231文献标识码： A
一、前言
相比于传统配电系统，低压配电系统具有可靠性、有效性以及运营维护便利，因此，在地铁建设中发挥着重要作用。
二、降压变电所低压部分自动化系统应用
地铁0.4kV配电系统直接面向车站、区间的低压用户，从用电设备负荷分类来讲，一、二级负荷占绝大多数，对低压电源的可靠性要求高.主变电所、中压网络等输变电环节采取了一系列措施以提高供电系统的可靠性，在0.4kV配电系统这一环节采用分段单母线接线，设母线分段开关，并设三级负荷分母线。
1、传统低压配电模式
（1）根据GB50157—2003《地铁设计规范》14.6.8的规定,0.4kV降压变电所遥控对象应包括下列基本内容：降压变电所的低压进线断路器、低压母联断路器、三级负荷低压总开关；
（2）根据GB50157—2003《地铁设计规范》14.6.9的规定,0.4kV降压变电所遥信对象应包括下列基本内容：降压变电所低压进线断路器、母联断路器的故障跳闸信号；
因此,传统低压配电模式根据规范要求，仅实现对进线断路器、母联断路器、三级负荷总开关以及监控变电所备用电源自投自复情况的遥控、遥信、遥测。进线断路器、母联断路器、三级负荷总开关的遥控、遥信由智能断路器实现，智能断路器采用微处理器或单片机为核心的智能控制器，不仅具备普通断路器的各种保护功能，同时还具备实时显示电路中的各种电气参数，对电路进行在线监视、自行调节、测量、实验、自诊断、可通行等功能.遥测由智能化数字仪表来实现。广州地铁2号线,上海地铁7、8号线,北京地铁1、2号线等地铁线路降压变电所低压部分自动化系统均采用该方式.
2、目前通用低压配电模式
在规范要求遥测、遥控、遥信的对象基础上,增加了对所有馈出回路的断路器的遥控、遥测、遥信，以及馈出回路电压、电流、功率、电能的遥测。
三、环控电控低压部分的智能系统应用
地下车站环控负荷中心附近设环控电控室，环控设备由环控电控室集中配电.有些地铁车站环控配电采用单母线分段的主接线方式，有些地铁环控配电采用双电源切换的主接线方式。环控电控柜另设三级负荷母线段，采用单母线不分段的接线方式，为冷冻水泵、冷却水泵等三级负荷分组配电。环控电控柜都是直接连接的现场环控设备，直接对现场环控设备供电或进行控制，对实时性有一定要求。随着环控电控柜的发展，它已不仅局限于供电，而且已逐步地将控制器等产品纳入进来，如软起动器、变频器等。
1、传统模式
传统的环控配电系统通过软启动器和变频器实现对大功率电动机的遥测、遥信和遥控.其他小功率电动机馈出回路的保护和控制采用普通电动机专用断路器、交流接触器和热继电器结合的保护形式。
图1环控智能低压配电系统结构图
由图1可知,环控电控低压仅为其他小功率通风空调设备提供电源,通过断路器对小功率电动机进行过载和短路保护。采用该配电系统模式的地铁线路包括：北京地铁1、2号线,广州地铁2号线,深圳地铁1号线,上海地铁1、2号线等线路。
2、目前通用模式
与传统利用软启动器和变频器实现对大功率电动机的遥测、遥信和遥控的环控配电系统相比较,目前环控柜低压自动化控制系统主要实现对通风空调等设备的监视、测量、控制和保护，对智能模块的参数设定、复位，对进线电源状态监视及电压、电流等参数的上传等；通风空调设备通常设就地控制、通风空调电控室控制、上位监控系统控制三级控制，智能低压控制系统实现三级控制转换及运行状态显示。每个通风空调电控柜内的智能电机保护器（智能马达保护控制器，简称马达保护，适用于保护交流50Hz的各种额定电流的电动机。对电动机的短路、堵转、过载、欠载、缺相/不平衡、接地/漏电、过/欠压及外部故障等引起的危害予以保护，并具有测量、操作控制、诊断维护、报警输出、模拟量输出及网络通讯，包括遥测、遥信、遥控、遥调等功能）采用現场总线连接，现场总线通过安装在远程I/O上的通信模块经过协议转换接入环控MCC系统.远程I/O与环控MCC系统之间通讯总线需采用冗余双总线方式；环控MCC系统与EMCS系统之间采用冗余以太网TCP/IP相连.通信模块与柜内智能模块之间的现场总线可采用单总线形式，通信速率不低于9600bps.远程I/O与环控MCC系统之间通讯总线采用冗余双总线方式，速率不低于1500kbps，以保证系统控制与数据传输的实时性。
四、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：①负荷容量不大（单台容量一般不超过22kW）；②一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；③均为一级负荷；④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。
五、变频起动
自动扶梯空载时，如果仍按额定速度运行，具有耗能大、机械磨损大和使用寿命降低等缺点。在扶梯上增设变频装置，根据客流情况自动调节扶梯的运行速度。扶梯空载时，低速运行;扶梯光电开关检测到有乘客时开始加速，并达到额定速度运行;当系统在一定时间内未检测到乘客时系统开始减速，并停留在低速运行状态，直到再次有乘客需求为止。扶梯空载时以节能速度模式运行，电流仅为空载时额定速度运行的1/3。变频技术的采用大大降低了扶梯起动时对电网的冲击，可有效改善电网的功率因数，降低功耗。大容量风机采用变频起动可减小起动时对电网的冲击，风机的能耗跟转速的1.7次方成正比，可根据不同的外界环境调整电机速度，输出合适的风量，因此，电机的转速下降之后，能耗也会急剧下降，节能效果明显。
六、低压配电自动化系统的应用比较
当前地铁设计建设中使用的低压配电自动化系统与传统配电模式相比有如下特点：
1、自动化
低压配电自动化系统由低压开关加装了具有通信功能的智能测控保护装置，比如微机电动机保护、智能仪表装置等，经数字通信与计算机系统网络连接，避免了传统模式无法对0.4kV降压变电所馈线回路进行远程监视以及实时的掌握其电气元件工作状态的弊端，降低了传统的低压系统维护的工作量以及运营维护人员现场巡检工作的难度.真正实现了低压配电设备运行管理的自动化。
2、多功能化
智能测量保护装置增强系统的可靠性,摆脱了传统电气元件功能单一的缺点，集测量、保护、控制等多种功能于一体，取代了传统指针式电量表、信号灯、继电器等电气元件，并大量减少了配电柜内二次接线，降低了传统模式下以点对点的方式与监控系统相连接,使用大量的控制电缆，摆脱了现场电缆敷设工程量大、接线复杂、系统调试难度大等缺点。
3、网络化
地铁上应用的低压配电自动化系统一般具有数字通信接口，通过网络与微机处理系统互联，可实现实时数据采集、数据存储、数据通信、数据处理、控制中心远程操作等多种功能。
七、结束语
当前，在我国地铁建设中，低压配电系统的应用不尽相同，但以其可靠性的优点，该系统必将具有更加广阔的发展空间。
参考文献
[1]中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册[M].北京：中国电力出版社，2005.
[2]于松伟，等.城市轨道交通供电系统设计原理与应用[M].成都：西南交通大学出版社，2008.