李 沛

（中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司，北京 100055）

1 概述

城際鐵路地下車站一般位于不宜設(shè)置為地面或者高架車站的地方，如航空機(jī)場(chǎng)內(nèi)或者城市核心區(qū)。某城際鐵路在某國(guó)際機(jī)場(chǎng)設(shè)置一座客運(yùn)車站，該車站為地下站，位于機(jī)場(chǎng)T1航站樓的北側(cè)。車站東側(cè)地上為機(jī)場(chǎng)近期規(guī)劃T2航站樓，同時(shí)車站北側(cè)地下還規(guī)劃有城市軌道交通車站。車站上部為機(jī)場(chǎng)近期規(guī)劃綜合交通換乘中心（簡(jiǎn)稱 GTC），兩工程同期實(shí)施。

本站總建筑面積為 51848m2，其中地下建筑面積為 51293m2（站廳、站臺(tái)建筑面積為 42825m2，地下附屬建筑面積為8468m2）。車站為地下兩層雙島四線型式，埋深約 21.5m，其中站廳層在上，站臺(tái)層在下。

2 地下站負(fù)荷情況和供配電設(shè)計(jì)原則

2.1 負(fù)荷情況

地下站負(fù)荷主要集中在車站東端、中部和西端的站房設(shè)備區(qū), 其它區(qū)域相對(duì)較小。

主要一級(jí)負(fù)荷有: 通信系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、防災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、（自動(dòng)）售檢票、屏蔽門、疏散用自動(dòng)扶梯、氣體滅火、消防泵、噴淋泵、所用電、站臺(tái)站廳公共區(qū)照明、應(yīng)急照明、火災(zāi)時(shí)需運(yùn)行的風(fēng)機(jī)及其風(fēng)閥、排煙風(fēng)機(jī)及其風(fēng)閥、防火卷簾、擋煙垂簾等。

主要二級(jí)負(fù)荷有: 設(shè)備區(qū)和管理區(qū)照明、人防風(fēng)機(jī)、污水泵、集水泵、垂直電梯、安檢儀、分體空調(diào)等。

三級(jí)負(fù)荷有: 冷水機(jī)組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)、廣告照明、維修插座、清掃插座、商業(yè)用電等。

地下站總負(fù)荷容量為5357.4kW，其中一級(jí)負(fù)荷3179.6kW，二級(jí)負(fù)荷597.5kW，三級(jí)負(fù)荷1580.3kW。

2.2 供配電基本原則

圖1 站房10kV配電示意圖

作為城際鐵路客運(yùn)車站,屬于人員密集場(chǎng)所，并且車站為地下空間，為保證人員及設(shè)備安全，應(yīng)確保供電安全可靠，并對(duì)特別重要負(fù)荷配備發(fā)電機(jī)、蓄電池（EPS或者UPS）等后備電源。變配電所為無(wú)人職守?zé)o人值班, 設(shè)備采用免維護(hù)少維護(hù)型。

1）低壓配電系統(tǒng)容量按遠(yuǎn)期最大負(fù)荷設(shè)計(jì)，并考慮一定裕量。

2）車站每個(gè)變電所均設(shè)兩臺(tái)配電變壓器，低壓側(cè)采用單母線分段，每段母線均設(shè)三級(jí)負(fù)荷分母線。正常運(yùn)行時(shí)，0.4kV母線分段斷路器打開，兩臺(tái)配電變壓器分列運(yùn)行。當(dāng)一回10kV電源失電后，0.4kV母線分段斷路器閉合，由一臺(tái)配電變壓器負(fù)擔(dān)本所的全部一、二級(jí)負(fù)荷。當(dāng)10kV電源恢復(fù)時(shí)，自動(dòng)復(fù)位為正常運(yùn)行方式。

3 變配電所供配電系統(tǒng)

3.1 外部電源情況

城際鐵路地下站從地方110kV變電站引入2路專用10kV外部電源，采用全電纜敷設(shè)方式。

3.2 站場(chǎng)供配電

地下站新建一座10kV配電所，引入2路外部電源，該所與地下站合建，既符合變配電所盡量位于負(fù)荷中心的設(shè)計(jì)要求，又滿足了機(jī)場(chǎng)在地面、城際車站在地下的合理布局。

新建10kV配電所除了為地下站站房所有負(fù)荷供電外，還為車站兩側(cè)隧道照明、隧道內(nèi)通信直放站、電伴熱、雨水泵等負(fù)荷供電, 同時(shí)還為城際鐵路區(qū)間貫通線路提供電源。

3.3 站房供配電

地下站站房為地下共2層，用電負(fù)荷主要分布在站廳層的左端、中部和右端三個(gè)設(shè)備區(qū)域，而這三個(gè)區(qū)域的通風(fēng)空調(diào)設(shè)備較多且負(fù)荷占比較大。全站負(fù)荷主要集中于這三個(gè)區(qū)域, 根據(jù)供電設(shè)置盡量位于負(fù)荷中心的原則，所以研究后確定每個(gè)負(fù)荷區(qū)分別布置一座10kV站房變電所, 即左端、中部和右端設(shè)1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)三個(gè)變電所。由于左端設(shè)備最集中區(qū)總負(fù)荷最大，因而10kV配電所與1#變電所臨建，10kV配電所分別直接向1#和2號(hào)變電所饋出10kV電源，3號(hào)變電所10kV電源由2號(hào)變電所內(nèi)環(huán)網(wǎng)“π”接引出。10kV配電示意如1所示。

1號(hào)變電所總負(fù)荷容量為2451.3kW，其中一級(jí)負(fù)荷938.4kW，二級(jí)負(fù)荷206.6kW，三級(jí)負(fù)荷1306.3kW。2號(hào)變電所總負(fù)荷容量為1679.8kW，其中一級(jí)負(fù)荷1372.4kW，二級(jí)負(fù)荷201.4kW，三級(jí)負(fù)荷106kW。3號(hào)變電所總負(fù)荷容量為1225.9kW，其中一級(jí)負(fù)荷868.4kW，二級(jí)負(fù)荷189.5kW，三級(jí)負(fù)荷168kW。根據(jù)負(fù)荷計(jì)算，得出1號(hào)變電所變壓器為 2×1000kV，2號(hào)變電所變壓器為 2×1000kV，3號(hào)變電所變壓器為2×800kV。

1號(hào)變電所位于站房左端（西側(cè)）設(shè)備區(qū)內(nèi), 2號(hào)變電所位于站房中部設(shè)備區(qū); 3號(hào)變電所位于右端設(shè)備區(qū)；1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)變電所均設(shè)有高壓環(huán)網(wǎng)柜、變壓器室及低壓開關(guān)柜室。

各變電所低壓系統(tǒng)為單母線分段運(yùn)行, 母聯(lián)可自動(dòng)投入。同時(shí)各變電所按一、二級(jí)負(fù)荷、三級(jí)負(fù)荷分別設(shè)置了母線段,設(shè)有集中切除母線段的條件, 故障時(shí)切除三級(jí)負(fù)荷, 確保重要負(fù)荷。

圖2 柴油發(fā)電機(jī)配電接線示意圖

3.4 柴油發(fā)電機(jī)作為第三路電源供電

站房柴油發(fā)電機(jī)組作為一級(jí)負(fù)荷的應(yīng)急電源；變電所0.4kV低壓側(cè)設(shè)有重要負(fù)荷母線，與柴油發(fā)電機(jī)組并網(wǎng), 當(dāng)外部電源停電時(shí)在15s內(nèi)自動(dòng)投入，確保重要負(fù)荷用電和旅客安全。

EPS作為照明應(yīng)急電源分布于現(xiàn)場(chǎng),為應(yīng)急照明提供應(yīng)急保障, 確保外部電源失電或者意外故障時(shí)旅客能安全疏散。

3.4.1 發(fā)電機(jī)組選擇

地下站選用一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)，主用功率為400kW作為第三路電源。柴油發(fā)電機(jī)組保證應(yīng)急照明用電、變電所操作電源UPS、FAS及綜合監(jiān)控等特別重要的負(fù)荷供電。

3.4.2 發(fā)電機(jī)組運(yùn)行方式

常規(guī)運(yùn)行方式下, 發(fā)電機(jī)啟動(dòng)后和站房1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)變電所低壓側(cè)并網(wǎng),負(fù)荷范圍為地下站站房。當(dāng)10kV外電源停電、缺相、電壓或頻率超出范圍，或同一變電所兩臺(tái)變壓器同時(shí)故障時(shí)，從變電所的自動(dòng)互投開關(guān)ATS處取柴油發(fā)電機(jī)的延時(shí)啟動(dòng)信號(hào)至柴油發(fā)電機(jī)房，信號(hào)延時(shí)5s自動(dòng)啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組，柴油發(fā)電機(jī)組10s內(nèi)達(dá)到而定轉(zhuǎn)速、電壓、頻率后，投入額定負(fù)載運(yùn)行。當(dāng)外電恢復(fù)50s后，由ATS自動(dòng)恢復(fù)外電供電，柴油發(fā)電機(jī)組經(jīng)冷卻延時(shí)后，自動(dòng)停機(jī)。柴油發(fā)電機(jī)配電示意圖如圖2。

4 地下站動(dòng)力設(shè)備供電

城際鐵路地下車站與高鐵和城際地上（地面）車站相比，比較大的區(qū)別在于地下車站有大量的環(huán)控通風(fēng)、排風(fēng)排煙、冷水機(jī)組及冷凍水泵等設(shè)備，這些設(shè)備主要特點(diǎn)是大容量負(fù)荷相對(duì)集中、小容量負(fù)荷較為分散，因而地下站具有其獨(dú)特的供配電方式。

4.1 環(huán)控設(shè)備配電系統(tǒng)

車站環(huán)控設(shè)備由環(huán)控電控室集中供電和控制，每個(gè)環(huán)控電控室設(shè)有環(huán)控一級(jí)母線和環(huán)控二級(jí)母線，分別給環(huán)控一級(jí)和環(huán)控二級(jí)負(fù)荷供電，冷源系統(tǒng)由變電所三級(jí)母線供電至其配電柜。環(huán)控一級(jí)采用雙電源切換系統(tǒng)進(jìn)線。左端、中部和右端環(huán)控電控室各設(shè)有一面控制柜用來(lái)設(shè)置PLC及觸摸屏。

由環(huán)控電控柜引出環(huán)控風(fēng)機(jī)、排煙風(fēng)機(jī)等設(shè)備控制箱。

冷水泵由于容量較大且屬于三級(jí)負(fù)荷，由變電所三級(jí)母線供電至其配電柜。

對(duì)于有變頻要求的設(shè)備采用變頻控制。

4.2 給排水系統(tǒng)

各類水泵按照負(fù)荷等級(jí)的配電要求從變電所饋線至設(shè)備所在處的電源箱控制箱。

4.3 車站主要設(shè)備配電系統(tǒng)

通信系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)、FAS系統(tǒng)、BAS系統(tǒng)、變電所自用電等重要負(fù)荷雙回路直接取自變電所不同的0.4kV母線，并自成系統(tǒng)供電。

5 防雷接地

按照相關(guān)規(guī)范和其它系統(tǒng)的接地要求，地下站采用了綜合接地系統(tǒng), 接地電阻不大于0.5Ω。

5.1 防雷接地

利用GTC金屬屋面做接閃器, 建筑結(jié)構(gòu)鋼筋網(wǎng)作為引下線,利用地下站結(jié)構(gòu)設(shè)置的抗拔樁作為站房接地極（不設(shè)置人工接地極）。

5.2 系統(tǒng)接地

10kV系統(tǒng)采用了小電阻接地形式，站房?jī)?nèi)0.4kV低壓系統(tǒng)采用TN-S接地形式。所有帶電設(shè)備的金屬外殼、地下金屬管線均與接地網(wǎng)相連通, 燈具也要求接PE線保護(hù)。

變配電所及環(huán)控電控室、低壓配電室應(yīng)在房間內(nèi)敷設(shè)接地扁鋼，并采用黃綠涂裝，底邊距地20cm，經(jīng)過(guò)門處應(yīng)采用扁鋼暗敷在裝修層內(nèi)，并用雙回電纜連接至局部等電位箱LEB。

通信、信號(hào)、信息等系統(tǒng)設(shè)備接地，按相關(guān)規(guī)范、規(guī)程要求分別接入綜合接地系統(tǒng)。

6 結(jié)論

目前建成使用城際鐵路的地下車站較少，由于車站規(guī)模也不同，供配電實(shí)施方案各不相同，特別是針對(duì)消防負(fù)荷的供電方式，設(shè)計(jì)方案多樣。但目前城際鐵路地下車站供配電設(shè)計(jì)并沒有特別適合的規(guī)范可以采用。因此，在現(xiàn)有規(guī)范的基礎(chǔ)上參考《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50157-2013），根據(jù)通信、信號(hào)、信息、電扶梯、屏蔽門、環(huán)控通風(fēng)、給水消防等設(shè)備，設(shè)計(jì)研究制定了合理、經(jīng)濟(jì)的供配電方案。

（1）地下站電力供應(yīng)以外部電力系統(tǒng)供電為主，在地下站設(shè)置了1座10kV配電所、變電所3座；應(yīng)急電源系統(tǒng)采用柴油發(fā)電機(jī)組和EPS相結(jié)合的方式。

（2）采用柴油發(fā)電機(jī)組和EPS結(jié)合的供電方式，既可以達(dá)到市電失電后的相應(yīng)時(shí)間，又能滿足特殊情況時(shí)長(zhǎng)時(shí)間供電的要求 。

（3）由于城際鐵路地下車站規(guī)模高于普通地鐵，設(shè)備較多、容量較大，環(huán)控通風(fēng)設(shè)備主要采用環(huán)控電控柜配電，大容量的冷源設(shè)備采用變電所直接配電至設(shè)備控制柜。

[1]GB 50052-2009，供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]GB 50053-1994，10kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）[M].北京：中國(guó)電力出版社，2005.

[4]TB 10008-2006/J660-2007，鐵路電力設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5]JGJ 16-2008，民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[6]GB 50157-2003，地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].