深圳城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的主變電所規(guī)劃研究

孫 莉

（深圳市城市交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究中心有限公司，518034，深圳∥高級(jí)工程師）

1 主變電所規(guī)劃的必要性

深圳城市軌道交通二期工程于2011年6月份建成后，深圳城市軌道交通運(yùn)營線路達(dá)到178.3 k m。這標(biāo)志著深圳城市軌道交通進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代。為實(shí)現(xiàn)城市軌道交通供電系統(tǒng)的綜合配置、城市電網(wǎng)資源的合理利用，以達(dá)到資源共享、降低投資、保護(hù)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的目的，有必要根據(jù)城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃和城市電網(wǎng)的現(xiàn)狀及規(guī)劃，將深圳城市軌道交通三期工程的線路供電系統(tǒng)提升到網(wǎng)絡(luò)化的高度，進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)籌考慮。

1.1 節(jié)省土地資源

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，征地困難會(huì)越來越大。另外，數(shù)量眾多的高壓供電點(diǎn)對(duì)城市電網(wǎng)的供電資源也造成很大浪費(fèi)。所以，結(jié)合線路的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，打破城市軌道交通單線獨(dú)立建設(shè)供電系統(tǒng)的局面，實(shí)現(xiàn)主變電站的資源共享，從“網(wǎng)”或“面”的角度來規(guī)劃建設(shè)主變電站已經(jīng)時(shí)機(jī)成熟。

1.2 有利于城市電網(wǎng)資源的合理使用

城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃的落實(shí)，為統(tǒng)一、全面考慮其供電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化布局提供了基礎(chǔ)；而城市軌道交通的供電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化布局的實(shí)現(xiàn)，又給城市電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃提供了重要的基礎(chǔ)資料。城市軌道交通系統(tǒng)作為供電一級(jí)負(fù)荷、特大供電用戶，其外部電源的確定必須考慮供電的可靠性、負(fù)荷分配的經(jīng)濟(jì)合理性。當(dāng)負(fù)荷中心位置與供電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的外部電源位置相差比較懸殊時(shí)，將會(huì)造成巨大的資源浪費(fèi)。因此，從網(wǎng)絡(luò)的角度統(tǒng)一考慮、規(guī)劃城市軌道交通供電系統(tǒng)，不僅有利于提高城市軌道交通供電系統(tǒng)的可靠性，也有利于城市電網(wǎng)資源的合理使用和發(fā)展。

1.3 降低供電系統(tǒng)投資

通過主變電所的資源共享，可以減少整個(gè)城市軌道交通線網(wǎng)主變電所、外部電源、外部電源進(jìn)線通道的總體數(shù)量，并相應(yīng)地減少工程綜合投資。

2 已建成線路的主變電所設(shè)置

深圳城市軌道交通一、二期工程有5條線路：一期工程的1、4號(hào)線共長21.3 k m，于2004年12月建成通車；二期工程1號(hào)線與4號(hào)線的續(xù)建工程、2號(hào)線、3號(hào)線、5號(hào)線共長157 k m，已于2011年6月建成通車。深圳城市軌道交通一、二期工程的供電系統(tǒng)均采用主變電所集中供電方式，主變電所外部電源進(jìn)線電壓為110 k V，中壓供電網(wǎng)絡(luò)電壓為35 k V，各條線路主變電所已進(jìn)行一定程度的共享，如表1、表2所示。

表1 深圳城市軌道交通一、二期工程各線主變電所分布情況

表2 2011至2020年深圳城市軌道交通三期工程規(guī)劃建設(shè)線路表

深圳城市軌道交通一、二期工程如按滿足軌道線路供電技術(shù)性能要求，每條線單獨(dú)設(shè)置共需要主變電所17座。在綜合考慮了線路布局、主變電所選址、外部電源、線路建設(shè)時(shí)序等各方面因素，實(shí)現(xiàn)主變電所共享后，由17座減少至9座，其中8座主變電所均已考慮2～4條線路共享，僅有后海1座主變電所預(yù)留未來與5號(hào)線可能的延長線共享。

因深圳城市軌道交通一、二期工程的5條線路基本上均位于城市的核心區(qū)，以及建設(shè)時(shí)間的緊迫性，其主變電所的選址相當(dāng)困難。因此，共享后文化中心主變電所將給1、2、3、4號(hào)線供電，從目前的負(fù)荷計(jì)算及運(yùn)行方式來看，近期運(yùn)行方式下負(fù)荷率為97%，故障運(yùn)行方式下負(fù)荷率為117%。因故障情況下的倒閘操作復(fù)雜，相鄰的草埔變電所若同時(shí)發(fā)生故障時(shí)，將不能滿足列車運(yùn)行交路的供電要求，需要在后期建設(shè)的主變電所中，考慮1座主變電站來分擔(dān)文化中心變電所的負(fù)荷，以提高軌道線路供電電源的可靠性。

3 三期工程建設(shè)線路主變電所的布局規(guī)劃

深圳城市軌道交通三期工程包括4號(hào)線北延段、6號(hào)線、7號(hào)線、8號(hào)線、9號(hào)線、10號(hào)線、11號(hào)線、12號(hào)線等8條線路，長約254.2 k m（見表3）。

3.1 主變電所布局規(guī)劃原則

三期工程主變電所布局規(guī)劃的原則如下：

1）結(jié)合電力系統(tǒng)的供電情況，主變電所應(yīng)盡量位于線路交叉點(diǎn)附近，兼顧其它線路的供電要求。

2）主變電所應(yīng)盡量位于本所供電范圍的負(fù)荷中心，力求兩供電臂的負(fù)荷均衡、電壓和電能的損耗最小，使供電最為合理。

3）當(dāng)一座主變電所因故解列后，其相鄰變電所能夠承擔(dān)解列所的供電負(fù)荷需求，并保證此時(shí)供電末端的電壓水平，因此可考慮主要變電所的設(shè)置位置稍向線路中部偏移。

4）主變電所設(shè)置要與城市軌道交通規(guī)劃有機(jī)結(jié)合，并以建設(shè)時(shí)機(jī)為序，梯次考慮相關(guān)項(xiàng)目，盡量做到資源共享，避免供電設(shè)施出力不足或重復(fù)建設(shè)。

5）主變電所應(yīng)盡量靠近地方變電站以有利于外部電源的接引，節(jié)省工程投資。

6）2條軌道線路共享的主變電站，其兩路電源進(jìn)線宜采用不同溝電纜排管的方式引入。超過2條軌道線共享的主變電站，其兩路電源進(jìn)線應(yīng)采用不同溝電纜排管的方式引入。

3.2 主要變電所布局規(guī)劃方案

3.2.1 主變電所布置方案

根據(jù)主變電所的布局規(guī)劃原則、線網(wǎng)規(guī)劃情況及一二期工程主變電所的分布，三期工程的主變電所布局規(guī)劃及資源共享方案見表3和圖1所示。

表3 深圳城市軌道交通三期工程建設(shè)線路主變電所位置表

3.2.2 主變電所支援方案

一、二期工程建設(shè)的主變電所維持既有的支援方案，即：城市廣場(chǎng)主變電所與文化中心主變電所相互支援，白石洲主變電所與文化中心主變電所、西鄉(xiāng)中心主變電所相互支援，龍勝主變電所與文化中心主變電所相互支援。

三期工程新建主變電所支援方式如下：創(chuàng)業(yè)路主變電所與靈芝公園主變電所相互支援，福田黨校主變電所與上沙主變電所相互支援，龍勝主變電所與光明高新區(qū)主變電所相互支援，蓮塘主變電所與東海道主變電所相互支援，西麗主變電所與上沙主變電所相互支援，雙龍主變電所與深圳東站主變電所相互支援，松崗或深圳機(jī)場(chǎng)主變電所與機(jī)場(chǎng)北主變電所相互支援。

3.2.3 主變電所規(guī)劃方案的特點(diǎn)

1）最大限度地滿足資源共享要求：整個(gè)三期工程只需要新建12座主變電所即可滿足線網(wǎng)的用電要求，比每條線路獨(dú)立建設(shè)主變電所的方式，減少了8～9座，可最大限度地滿足資源共享的要求，提高了資源利用率，大幅度降低了工程投資。

2）主變電所的建設(shè)時(shí)機(jī)能緊扣線網(wǎng)規(guī)劃的年限：資源共享規(guī)劃是在城市軌道交通線網(wǎng)及三期工程建設(shè)規(guī)劃的基礎(chǔ)上來完成的，能做到每一個(gè)建設(shè)環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系，避免了資源閑置等問題，也有利于提高資源的利用率，更好地發(fā)揮其社會(huì)效益。

3）主變電所之間的支援方式靈活多樣：由于絕大部分主變電所位于線路的交叉點(diǎn)附近，主變電所之間相互支援的方式較多，受外界變化影響小，具體支援方式還可根據(jù)線路實(shí)際實(shí)施情況作相應(yīng)調(diào)整。

圖1 深圳城市軌道交通三期工程建設(shè)線路主變電所布局規(guī)劃

3.3 主變電所共享后的運(yùn)行措施和運(yùn)營模式

3.3.1 運(yùn)行措施

1）主變電所共享后，主變電所進(jìn)線數(shù)量減少，每一回主變電所的進(jìn)線電纜的容量大大提高。因此，對(duì)進(jìn)線電纜、電源的可靠性及電纜通道安全的要求也將提高。對(duì)進(jìn)線電纜采用不同溝敷設(shè)的方式引入。

2）主變電所共享后，共享主變電所的供電范圍擴(kuò)大，饋線相應(yīng)增多，由于饋線回路中的故障引起共享主變電所開關(guān)跳閘或故障的幾率增大。因此，需要與電力部門及設(shè)計(jì)院一同對(duì)主變電所的主接線進(jìn)行優(yōu)化，從主變電所內(nèi)部接線及繼電保護(hù)的配置等方面入手，保證共享主變電所的安全運(yùn)行。

3）主變電所共享后，同一座主變電所可能向多條線路供電，需要向多條線路對(duì)應(yīng)的控制中心上傳信息，但是只能接受其中一個(gè)控制中心的控制。

4）主變電所共享后，同一座主變電所可能向多條線路供電，不同線路的電費(fèi)計(jì)量可通過饋線開關(guān)的計(jì)量表來實(shí)現(xiàn)。

3.3.2 運(yùn)營模式

根據(jù)目前深圳市軌道交通控制中心的設(shè)置情況，1、2、5號(hào)線在竹子林控制中心進(jìn)行調(diào)度控制，3、4號(hào)線新建控制中心，三期工程規(guī)劃線路也存在新建控制中心的情況。資源共享的主變電所作為共用的被控站，應(yīng)考慮合理可靠的調(diào)度管理和運(yùn)營維護(hù)模式，以保證主變電所正常供電模式、支援供電模式及線路維修狀態(tài)的安全可靠進(jìn)行。建議由正常供電的線路控制中心電力調(diào)度系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)共享主變電所內(nèi)所有110 k V和35 k V的供電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控管理，被支援線路的電力調(diào)度系統(tǒng)對(duì)所內(nèi)的110 k V供電設(shè)備和相關(guān)的35 k V供電設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)視。

共享主變電所的運(yùn)營維護(hù)，建議由正常供電的線路進(jìn)行，并將維護(hù)計(jì)劃通過調(diào)度系統(tǒng)與被支援線路共享，以保證線路的正常運(yùn)營。這種調(diào)度管理及運(yùn)營維護(hù)模式比較適應(yīng)深圳城市軌道交通存在不同建設(shè)方和運(yùn)營方的格局。

針對(duì)深圳城市軌道交通存在不同建設(shè)方和運(yùn)營方的局面，共享主變電所存在建設(shè)投資和運(yùn)營電費(fèi)分割問題，建議在建設(shè)期由正常供電系統(tǒng)線路的建設(shè)方負(fù)責(zé)主變電所的建設(shè)；同時(shí)考慮被支援線路的供電需求，并根據(jù)工期計(jì)劃，35 k V設(shè)備可同期設(shè)置，也可以在被支援線路建設(shè)時(shí)設(shè)置，建議采用統(tǒng)一規(guī)格的35 k V設(shè)備，以便于安裝和運(yùn)營維護(hù)。不同線路存在不同的建設(shè)方和運(yùn)營方，運(yùn)營電費(fèi)的分割建議在相應(yīng)的35 k V饋線處設(shè)置計(jì)量裝置。

3.4 主變電所容量與用地規(guī)模估算

根據(jù)各主變電所建設(shè)時(shí)間及負(fù)荷大小初步估算其容量與用地規(guī)模，如表4所示。

表4 三期工程主變電所容量與用地規(guī)模

4 結(jié)語

在深圳城市軌道交通三期工程的主變電所布局規(guī)劃中，提出了基于資源共享的設(shè)置要求。方案充分考慮了深圳已運(yùn)營軌道線路主變電所的擴(kuò)充能力，確定了三期工程規(guī)劃軌道線路主變電所的布點(diǎn)位置，為工程設(shè)計(jì)單位進(jìn)一步落實(shí)主變電所的工程用地范圍和設(shè)計(jì)主變電所外部供電電源、接入系統(tǒng)及路徑方案奠定了基礎(chǔ)，以最終實(shí)現(xiàn)更加有效地利用城市電力系統(tǒng)資源、節(jié)省工程投資、減少工程實(shí)施難度的目的。

［1］ 宗傳苓，覃矞，孫莉，等，深圳市城市軌道交通建設(shè)規(guī)劃（2011－2020）［R］.深圳：深圳城市交通規(guī)劃研究中心，2009.

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［3］ 鄭瞳熾，張明銳.城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)［M］.北京：中國鐵道出版社，2006.

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