（湛江市气象公共安全技术支持中心 广东省湛江市 524001）
摘要：雷击是造成配电线路故障的主要原因之一，大约70%雷击高电位是从电源线侵入的。雷击配电线路产生过电压和雷击架空线路附近地面引起的雷电感应过电压会造成配电线路故障，及导致配电设备的损坏。本文对城市轨道交通低压配电系统安装SPD防护进行探讨，以供参考。
关键词：城市轨道交通；低压配电系统；SPD
0引言
广州地铁七号线一期从广州南站至大学城南站，全长18.6km，设广州南、石壁、谢村、钟村、汉溪长隆、南村万博、员岗、板桥、大学城南等9座站点。主体结构位于地面以下，但出入口的罩棚、风亭、冷却塔等设施位于地面，及地下车站属于人员密集场所，地铁沿线建（构）筑物按二类防雷建筑物标准进行雷电防护。
1概况
地铁低压配电系统（动力照明配电系统）是与牵引供电系统共用35kV供电方式，低压配电电压应采用220-380V[1]，供电制式是TN-S，包含动力配电、照明及照明配电、动力与照明设备的控制等。
每个车站设有降压变电所35kV/0.4kV，降压变电所供电给UPS、各级负荷，UPS供电给一级负荷设施（综合监控、通信、自动售检票、安防、环境与设备监控）。
1.1车辆段低压配电系统
1.1.1车辆段内共设三座35kV变电所：一座牵引降压混合所（降压所与牵引所合建）及两座跟随式变电所。其中，车辆段综合楼地下一层设置一座10kV降压变电所及柴油发电机房，采用两路独立的10kV电源供电，电源引自就近的城市电网；一座跟随式变电所设于运转楼；一座跟随式变电所设于试车线机具间。
1.1.2 在车辆段运转楼内内设一座35/0.4kV跟随式变电所，负责停车列检库、物资仓库、大件物品存放库、和综合维修中心等建筑物的动力照明负荷供电。
1.1.3 在主检修厂房附近与牵引所合设一座35/0.4kV混合降压变电所，负责牵引变电所、工程车库、空气压缩站、主检修厂房等建筑物的动力照明负荷供电。
1.1.4 在试车线用房内设一座35/0.4kV跟随变电所，负责试车线用房、洗车库、污水处理站、材料棚、危险品库等建筑物及正线区间动力照明负荷供电。
1.1.5 车辆段综合楼地下一层设置一座10kV降压变电所，变电所内设二台10/0.4kV干式变压器，负责综合楼的动力、照明等负荷用电。
1.1.6 在综合维修中心设置一配电间，主要负责本建筑物内的动力照明系统供电，电源引自运转楼跟随所。
1.1.7在部分配电间内设室外照明配电总箱，负责车辆段内站场和道路照明的配电，电源引自降压变电所或跟随所的两段低压母线。
1.1.8车辆段设置集中应急电源系统，在牵引混合所、物资总库、综合维修中心、运转综合楼内、试车线用放跟随所内等各设一套集中应急电源系统，负责车辆段内及综合楼内的应急照明系统的供电。应急电源系统的两路电源分别引自降压变电所或跟随所。
1.2 动力照明系统负荷等级划分
根据地铁系统用电设备的重要性，车辆段及综合基地动力照明负荷划分为三级：
1.2.1一级负荷有：综合监控系统、通信系统、信号系统、防火报警系统、环境与设备监控系统、电力监控系统、自动检售票、安防系统、安全门、公众通信、站内自动扶梯、气体灭火系统、消防泵、废水泵、雨水泵、所用电、银行、应急照明、导向照明、排烟风机及其风阀等。
1.2.2 二级负荷有：设备区和管理区照明、站台站厅公共区照明、出入口通道照明、普通风机及风阀、污水泵、集水泵、楼梯升降机、维修电源、多联机等。
1.2.3 三级负荷有：广告照明、清扫机械、商铺、商铺分体空调及生活用电源等。
1.3 用电负荷配电原则：
1.3.1 一级负荷采用两路电源供电，从变电所两段0.4kV一、二级负荷母线上分别馈出一路专用供电线路向负荷末端电源切换箱供电，两路电源在切换箱内自动切换。
1.3.2 二级负荷采用单回路供电，从变电所的一、二级负荷母线引出单回电源线路至设备的电源箱；故障时低压母联断路器自动投切，由另一段母线保证一、二级负荷供电。
1.3.3 三级负荷由单电源单回路供电。当系统中只有一路电源工作时可切除。
2 电源SPD初设
为防感应雷击，低压电源进线配电柜内设置一级电源SPD保护，高架车站或露天安装的配电箱内均应设置二级电源SPD保护，保护系统采用三级电涌保护器（电源SPD）保护。
3 电源SPD设计方案
3.1 电源SPD安装级数
3.1.1 高架站：二级、三级负荷应采用两级电源SPD保护。综合监控系统、通信系统、信号系统、防火报警系统、环境与设备监控系统、电力监控系统、自动检售票、安防系统、安全门、公众通信、站内自动扶梯、气体灭火系统、消防泵、废水泵、雨水泵、所用电、银行、应急照明、导向照明、排烟风机及其风阀等建议增加一级电源SPD作为精细保护。
3.1.2 车辆段：根据车辆段低压配电系统电源SPD初设内容，车辆段保护系统采用应采用三级电涌保护器（电源SPD）保护。
3.2 电源SPD安装位置
3.2.1 高架站：第一级电源SPD应安装在降压变电所低压侧进线柜，第二级电源SPD应安装在二、三级负荷的分配电箱处、UPS机房的配电箱处，第三级电源SPD应安装在重要一级负荷的分配电箱处。
3.2.2 车辆段：35/0.4kV低压柜、柴油发电机配电箱及各独立建筑物总配电柜处安装第一级电源SPD，第二级电源SPD应安装在二、三级负荷的分配电箱处、UPS机房的配电箱处，第三级电源SPD应安装在重要一级负荷的分配电箱处。
3.3 高架站及车辆段等SPD技术参数
3.3.1 设备耐冲击电压参考值[2]，见表1
表1 配电线路各种设备耐冲击过电压额定值
3.3.2 TN系统电源SPD安装线路见图1
1──装置的电源；2──配电盘；3──总接地端或总接地连接带；4──电涌保护器（电源SPD）；5──电涌保护器的接地连接，5a或5b；6──需要保护的设备；7──PE与N线的连接带；F──保护电涌保护器推荐的熔丝、断路器或剩余电流保护器；RA──本装置的接地电阻；RB──供电系统的接地电阻；
图1 TN系统中的电涌保护器
注：当采用TN-C-S或TN-S系统时，在N与PE线连接处电涌保护器用三个，在其以后N与PE线分开处安装电涌保护器时用四个，即在N与PE线间增加一个。
3.3.3 电源SPD的UC值的选择：TN-S系统的最小UC值应为1.15U0，U0指低压系统相线对中性线的标称电压。
3.3.4 电源SPD通流量的选择，见表2：
表2 配电线路电源SPD通流量的选择
3.4 电源SPD的过电流保护装置
电源SPD前端应有过电流保护装置，过电流保护装置宜采用熔断器，熔断器的熔断电流和主电路上的熔断电流值应满足1：1.6的关系。
3.5 电源SPD级间配合
当线路上不同位置安装多级电源SPD时，各级电源SPD之间的线路长度应符合：电压开关型电源SPD（通常在总配处安装）与限压型电源SPD（通常在楼层分配电处安装）之间的线路长度宜≥10m，若＜10m应加装退耦元件（可采用24μH电感）。限压型电源SPD之间的线路长度宜≥5m，若＜5m应加装退耦元件（可采用8μH电感）。
3.6 电源SPD安装要求
电源SPD的安装位置应靠近被保护设备，连接导线（包括电源引线及接地线）应短而平直，其总长度不宜大于0.5m，SPD应安装牢固。
3.7 接地电阻
低压配电系统接地与建筑物防雷接地宜采用公用接地系统，接地电阻应符合其中最大值的要求。
4 结束语
低压配电系统的雷电过电压防护中，为达到各个保护等级内的设备安全，需要安装多级SPD 以对不同设备进行分级保护。在电源SPD选型、配合时，应考虑线路电阻对下一级 SPD 的分流的影响，如忽略线路电阻，会造成 SPD2选配容量过大，成本增加。
参考文献：
[1] GB50157-2013 《地铁设计规范》[S].北京：中国建筑出版社，2013.
[2] GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》[S]. 北京：中国计划出版社出版，2011
作者简介：
吴芳华（1966年出生），女，防雷工程师，学士，主要从事气象防雷减灾服务工作。
论文作者:吴芳华,叶明,温有斌
论文发表刊物:《电力设备》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/19
标签：电源论文; 变电所论文; 负荷论文; 系统论文; 线路论文; 车辆论文; 一座论文; 《电力设备》2017年第28期论文;