摘要：实现城市轨道交通低压配电系统智能化，是城市轨道交通系统特点和智能电网框架对低压配电系统的新要求，是城市轨道交通系统减少事故，提高电能效率和服务水平、保障正常运输秩序、降低运营成本、减少经济损失的重要手段。本文主要探讨分析城市轨道交通低压配电系统的主要特点以及设计经验总结，以期为今后的低压配电系统的设计提供相关理论指导。
关键词：城市轨道交通；低压配电；设计经验；
1 城市轨道交通低压配电系统概述
城市轨道交通低压配电系统按功能分为降压变电低压系统、环控电控低压系统两类。除牵引负荷外，其为所有运营机电设备提供动力和照明电源，与通用低压配电系统相比，其特点及对智能化需求如下：（１）对可靠性、稳定性要求较高，当重要回路发生配电故障时，会直接危害城市轨道交通正常运行，有可能造成不良社会影响。这一特点要求低压配电系统应具有对海量数据挖掘评估、对可能发生故障提前预测、对已发生故障快速诊断、对故障供电网络节点快速自愈和重构等智能“自愈、预测”功能，主动避免发生安全事故。（2）车站面积寸土寸金（如地下车站），安装空间有限，配电设备需要高度集成、占地小、维护方便。这一特点要求低压配电设备内置元件量少体小、功能集成不重复、互换与兼容性好，设备自身结构简洁化，具备“以软代硬”、“智能终端加断路器”两元化模式的智能“集成”特征。（３）以放射式配电结构为主，电缆数量大，敷设在封闭式闷顶或桥架中，供电距离经常至数百米，受环境潮湿、散热条件差、位置隐蔽、难以检修等因素影响，电缆绝缘性能下降严重，易产生故障隐患。这一特点要求低压配电系统具备通过潮流计算与分析预知发现电缆绝缘降低安全隐患的智能“预测”功能。（４）用电设备密集度高、运行空间相对封闭、潜在电气火灾隐患大，火灾发生时人员疏散、救援难度大。这一特点要求低压配电系统具备通过负荷的工况信息和数据分析，准确预估、预警潜在电气火灾的智能“预测”功能。（５）在运营高峰与低谷时用电负荷状态变化大，有较大的节能和优化的空间。这一特点要求低压配电系统能统计用电规律、预测负荷、优化管控低压配电设备和低压配电网运行模式，具备智能“预测、优化”功能。
2 城市轨道交通低压配电系统设计经验总结
2.1 开关柜前后应满足检修及排热要求
低压柜一般安装在车站降压变电所或者通风空调电控室，柜前、柜后维护、操作通道的宽度必须按照《低压配电设计规范》（GB 50054—2011）4.2.5 要求设计和预留。假如固定柜前、柜后两面都有操作电气元器件，那么应该按规范操作宽度的要求的来设计柜前、柜后维护和操作通道。柜前柜后及柜侧通道宽度应在设计阶段就应该考虑到，否则后期运营检修，整改也会增加投资，引起浪费。另外，EPS 设备需要满足检修和散热要求。目前很多设备厂商为了节省安装空间，将 EPS 设计成柜前检修，部分设计院就会将 EPS 靠墙安装，往往忽略了 EPS 蓄电池的散热要求。
2.2 电缆截面应综合设备和节能要求
《供配电系统设计规定》GB50052-2009 中对于额定电压允许浮动范围有详细规定。对于电动机来说，端子处额定电压偏差允许范围是±5%。对于照明来说，通常额定电压允许范围是±5%；常规小面积配电末端位置离变电所距离较远时，可能不能满足上述要求时，额定电压允许范围可以是 +5%，-10%；对于应急、道路和警卫等所用照明来说，额定电压允许范围是 +5%，-10%。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据压降和载流量来选择电缆，城市轨道交通区间一般每隔 100米设置一面检修箱，区间特别是高架区间较长，为了满足压降要求，检修箱配电电缆截面一般较大，电缆单价较高，针对整条线路来说，区间电缆投资就很大，所以此部分电缆设计核算一定要严谨。部分设计院为了满足设备供电设计要求，故意将电缆截面加大，长度余量加大，给业主单位增加投资。
2.3 软起动器及其控制元件的选择
目前，在城市轨道交通工程中，软起动器主要应用在地下车站站台两端区间隧道事故风机，功率为90kW。软起动器根据轻、重载的性质不同和各种软起动器的功能差异来选择。对于轻载负荷，一般选用标准型软起动器，并且软起动器的规格容量根据电动机容量进行选择 ; 不过对于重载负荷，必须选用重载型的软起动器，如果是标准型软起动器，则必须在软起动器至少放大一级容量。目前，由于设备升级，标准型软起动器已经能满足隧道事故风机的起动要求，没必要采用重载型软起动器，增加成本。软起动器一般自带过载保护，同时在电动机起动后，通过接触器切换到旁路。在旁路时，过载保护功能仍然可以继续使用，那么不需要再配置过载保护热继电器。不然必须要在旁路回路配置热继电器进行过载保护。旁路接触器在软起动器起动结束后接入，在软起动器软停后断开。旁路接触器的类别应该怎么选取是一个问题，很多设计人员选择 AC-3 工作类别 ( 笼型电动机 )。个人建议旁路接触器应该选择无感或微感负载即 AC-1 工作类别。AC-1接触器额定工作电流和额定发热电流大小相同，通过电流的能力比 AC-3 类别时要大。依据 AC-1 选择旁路接触器能够减小的接触器的电流规格，而选择 AC-3 工作类别接触器无形中造成浪费。
2.4 安全特低电压的选择
所处环境条件不同时，交流接触电压限值不同。在潮湿或干燥环境条件下，人体阻抗不同，所以身体的接触电压限值也不一样。环境干燥时，人体接触的电压不大于 50V，不会发生触电身亡。但是环境潮湿时，由于身体的阻抗会降低，人体接触的电压大于 25V 时，由于会产生大于 30mA 的电流，就可能发生触电身亡事故。当环境潮湿时，国际电工委员会规定安全电压为 25V，对于特低电压设备，其额定电压为 24V，国际电工委员会规定水下电器的额定电压为 12V，采用 6V 比较合适。由于城市轨道交通车站大部分设置在地下，环境比较潮湿，即使高架车站，下雨时，站台也会有水，而城市轨道交通特低电压一般用在电缆夹层、高架车站站台带电疏散指示等潮湿或敞开环境，从人身安全角度考虑，建议城市轨道交通特低电压选择 24V。
2.5剩余电流保护装置
不需要安装剩余电流保护装置的场所，必须安装剩余电流保护装置或需要安装报警式剩余电流保护装置的场所，剩余电流保护装置有哪些强制性要求以及怎么选用剩余电流保护装置，《剩余电流动作保护装置安装和运行》（GB13955-2005）中均有详细规定。具体到城市轨道交通低压配电系统中的插座回路、室外照明、室内照明、广告照明及潮湿环境（如冷冻机房，消防泵房等）的配电回路应采用剩余电流动作保护装置。
3 结论
由于每个城市规模和发展水平的差异，各个城市在轨道交通线路规划和建设的需求也不尽相同。低压配电系统在轨道交通建设中的影响越来越大，文章根据城市轨道交通低压配电设计、配合、施工中出现的问题，提出了一些设计建议，希望可以为城市轨道交通低压配电设计工作提供一定的借鉴。
参考文献：
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[2]靳忠福. 上海轨道交通6号线港城路车辆段低压供配电系统设计[J]. 现代城市轨道交通,2010,(02):26-27+30+80.
论文作者:柯国易
论文发表刊物:《基层建设》2017年6期
论文发表时间:2017/6/27
标签：轨道交通论文; 接触器论文; 低压配电论文; 城市论文; 系统论文; 电流论文; 旁路论文; 《基层建设》2017年6期论文;