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摘要：低压配电系统的电源为重中之重，其输送线路、低压配电室开关柜、电缆线路、配电箱及负荷组成低压配电的整个系统。低压配电系统是地铁运行系统的关键，合理可靠的配电方式是地铁运营与维护的前提和基础。本文分析出地铁低压配电系统设计的优化方法以及在地铁中的应用。
关键字：低压配电系统；地铁；应用；研究
Abstract: the power of low voltage distribution system is the priority among priorities, the whole system of the transmission line, low voltage power distribution room switchgear, cables, power distribution box and load distribution. Low voltage distribution system is the key of subway operation system, distribution mode reasonable and reliable is the subway operation and maintenance of the premise and foundation. This paper analyzes the optimal design method of low voltage distribution system in Metro and the application in the subway.
Keywords: low voltage distribution system; subway; application; research
中图分类号：U231+.2文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
地铁虽然在一定程度上可以缓解交通压力,但其消耗的能源也是相当可观的。由于客运量的逐渐增加导致地铁内部空调和自动扶梯等设备的增加;由于运营的线路的不断扩展导致照明和检修等设备的增加,这样对地铁的能耗需求不断上升,节能减耗就变得尤为重要。本文从低压配电的特点，谈了对低压配电系统优化设计方法以及在地铁中的应用
一、低压配电系统的特点及工程
低压配电系统对设备的技术、类型、工艺要求众多，在地铁低压配电系统的应用中，对配电设备的技术要求、系统的运行模式较为关注。低压配电系统具有对设备配置要求高、系统设备技术硬、使用及维护功能强，运行环境不稳定的特点。
低压配电系统的构成分两个模式来构成，一种是按系统而形成的配电箱、低压配电柜的分系统模式，一种是按低压配电设备、线路容量来区分的层次模式。低压配电系统无论是分系统或是分层次，其构成的要素均为配电电源、开关装置、系统受电设备及线路等。低压配电系统的电源主要是为保障地铁的正常运行；开关装置控制低压配电系统的电压和辅助设备的电路及对电能质量监测；系统受电设备及线路保障地铁低压系统的安装、铺设的安全性、准确性、可行性。
二、地铁低压配电系统的模式
低压配电系统向小型化、多功能方向化发展，低压配电系统模式以地铁运行状态来归纳，分为低压配电电源分线路供电与母线电源分开运行，各自承担电源、电压负载的安全运行模式；低压配电电源出现故障，两路电源以断开或闭合来负载运行及手动指令控制的故障模式。地铁低压配电系统根据用电性质的不同，分为以降压变电所为主组成的动力照明供电系统和由牵引变电所为主组成的牵引供电系统。低压配电系统中的主变电所是轨道交通系统的能源，降压变电所是地铁动力照明的电源来源，而牵引变电所是为地铁提供适应的电源。根据设计分界规定，降压变电所与车站动力、照明供电分界点为0.4kV开关柜引入端。 本车站动力、照明供电设计范围包括：降壓变电所及跟随所、环控电控室0.4kV低压配电系统及全车站的动力设备、照明供电和控制设计，相邻的各半个区间、出入段线动力设备(含区间照明)的供电设计。
三、低压配电设计方法优化
1、小功率消防负荷的优化设计
地铁设计中,根据对供电可靠性的要求及中断供电对经济上所造成的损失或影响的程度,电力负荷分为三级。地铁设计规范(GB50157-2003)规定“一级负荷应由双电源双回线路供电,当一个电源发生故障时,另一个电源不应同时受到损坏”。按此规定,一级负荷用电都要从低压配电柜的两路回路供电(如图1所示),然而有些一级负荷如气体灭火、站台板下潜水泵、安检仪用电等虽然也是一级负荷,但由于其功率很小,所以由低压配电柜单独供电是不合理的,这样相当于增加了低压配电柜的回路数量,从而增加了柜子的成本,而且这样会使车站内的低压电缆使用量非常大,导致投资的上涨。现在许多城市的地铁设计中,都改用直接从照明配电室内的两个一级负荷动力箱交叉供电,这样不仅减少了由低压柜到双切箱的电缆数量,也减轻了低压柜的负荷,从而达到节能的优化设计。
2、 同类设备供电的设计优化
空调设备一直是车站内用电负荷较大的,所以节能也是最为重要的。由于南北方差异,南方的地铁没有加装采暖设备,夏天时,冷水机组进行制冷,然后由环控大系统对站内公共区排出冷风,其余季节则由隧道通风系统进行通风换气,车站内部的风机采用变频控制,由BAS系统进行统一调配,在不同时段流量不同时,风量也可作出相应的改变,从而达到节能的目的。然而北方冬天寒冷,需要加装采暖设备,由于采暖设备和空调设备均为三级负荷,且使用的季节不同,所以,我们在设计的时候尽量使其从同一个回路供电,这样不仅可以减少低压配电柜的馈出回路数量,也可以减少动力配电箱和电缆的数量,从而达到节能的优化设计。
3、照明控制系统的优化设计
地铁车站照明功率大、供电时间长,按照通常的照明模式,典型的地下2层车站年耗电量可达数十万kW·h以上。因此,照明配电对于地铁节能的意义更为重要,作为设计人员,需要在传统的照明控制和模式上做出优化,这样,不仅可以节约电力能源,更可以方便运营人员对车站照明的管理和维护。传统的照明控制方式为BAS监控,首先照明系统通过监控点表把照明模式发送给BAS,然后在需要控制的照明回路进线端串联交流接触器,通过在车站控制室内的IBP盘发布指令,交流接触器的触点动作后可以实现照明的定时启停、区域控制和中央控制等。然而这种控制方式在运营过程中曝露出了一些弊端。
（1)BAS在IBP盘上进行集中控制,现场由于没开关,所以不能进行紧急开启和关闭,对出现紧急情况时不方便控制。
（2)所有控制电缆和接触器都比较多,接线较复杂,需要控制的回路多,各种照明的模式切换十分复杂。
（3)照明系统的启停和模式是基于BAS的控制基础上的,所以一旦BAS系统出现问题,则照明系统会受到相应的影响。
智能照明系统是一种由数据总线构成网络的照明控制系统。网络上每一个照明配电回路都有一个地址,通过总线将所有部件连接而组成一个控制网络。它具有独立的控制协议,系统也相对简单,目前地铁中运用智能照明控制系统就是为了达到节能减排和高效自动化管理的目的。
四、低压配电系统在地铁上的应用
在目前的低压配电方式下，地铁车站内的设备房间、公共区布满电缆桥架，低压电缆沿桥架铺设到系统用电设备的配电箱及变电所内的低压开关柜中，各级负荷电源从低压开关柜接引，通过电缆向系统 用电设备配电，以低压配电室向系统负荷采用放射式供电的模式，在低压配电室设置的进线柜和母联柜中，对两路电源进行同时供电，若一路电源发生故障时，则闭合母联开关，由另一路电源继续供电。地铁车站的运行依据低压配电系统的存在而正常运行，车站的照明、通风、通信信号、空调等各项地铁用电设备均需要低压配电系统。低压配电系统为用电设备提供可靠、安全的工作电流，保障设备供电过程中的高效、合理。低压配电系统中的电源、断路器、电缆、线路等设备的正确安装、使用，完善低压配电系统的运行状态.
1、低压配电系统在地铁应用的范围
低压配电系统在地铁中的应用范围涉及广泛，主要遍布在配电柜、电缆线路和配电箱等系统设备中。地铁车站中的电源配置情况，供电负荷程度和控制车站照明负载模式，承载着地铁正常营运的安全，而低压开关柜对地铁的电能及系统设备使用起着保护功能。
2、低压配电系统在地铁应用中的作用
低压配电系统在地铁中的应用主要表现为低压配电网智能化的应用，其主要的智能设备包含智能低压柜，智能仪表，电气火灾集成监控，监控组态软件（SCADA监控）等方面。智能低压柜接受并分配电能，对电气具有保护作用；智能仪表采用交流采样，具有不受谐波干扰和光电隔离的效果，对于低压配电系统的稳定起到至关重要的作用；电气火灾集成监控系统对地铁低压配电系统的运行进行监控，对电能的质量及消耗程度进行控制及统计分析，预防电气发生火灾并对设备状态进行报警处理；监控组态软件（SCADA监控）主要由进行数据处理的服务器与硬件设备通信系统和负责数据采集的软件系统组成，对地铁低压配电系统提供有效的技术支持，易于系统的运行效率及日常维护。低压配电系统对供配电回路及设备起着控制、保护、监视、故障诊断的作用，若地铁在营运过程中发生故障，低压配电系统中的供电会根据智能化的控制要求提前進行预判及紧急报警，为乘客自救或其他部门进行营救赢得时间。
3、地铁低压配电系统的合理应用措施
地铁低压配电系统在设计时，需安装三相变压器的变压器，这样在供电过程中可减小设备间的相互交叉影响，达到负载的平衡，在低压配电系统线路的铺设前，需考虑线路铺设的长短、设备使用的频繁程度，增加低压配电系统的电压变流器的脉动数，减少谐波值，从设计、安装的根源上减小地铁低压配电系统的影响。
4、低压配电系统在地铁应用上的影响
低压配电系统可对地铁设备进行直接控制和车站综合控制，地铁低压系统中的开关柜可对地铁设备元件进行过载保护及其它特性的保护功能，车站照明系统用电归属于低压配电系统中，对地铁照明设备的控制能保障照明系统的稳定可靠运行。地铁的配电系统是地铁运行的一大重点，其低压配电系统是直接向轨道交通中的其它系统提供电能的重要子系统，同时还负责监测控制通风空调、给排水和照明等设备的运行状态。地铁中智能低压配电系统不仅保证地铁运行的安全可靠，也实现了对地铁整体运行设备的管控，低压配电系统对地铁设备的控制更加的简化，加快地铁的可智能化发展进程。
总之，低压配电系统是地铁运行供配电的一个重要环节，对于地铁中的各项低压用电设备的技术和设计要求尤其高，低压配电系统提高了地铁设备运行的自动智能化程度，缩短了地铁低压配电系统的安装及调试运行时间，对地铁设备系统的维护起到不可或缺的作用。
参考文献：
[1]瞿刚、刘林、刘进.低压配电系统的安全.云南水力发电[J] .2005. (04):1-3
[2]徐士勇.智能化低压配电系统的设计.低压电器[J]. 2003. (01):2-3
[3]赵狄飚.浅析低压配电系统的方式.广东建设报[M].2000:17-21
关键字：低压配电系统；地铁；应用；研究
Abstract: the power of low voltage distribution system is the priority among priorities, the whole system of the transmission line, low voltage power distribution room switchgear, cables, power distribution box and load distribution. Low voltage distribution system is the key of subway operation system, distribution mode reasonable and reliable is the subway operation and maintenance of the premise and foundation. This paper analyzes the optimal design method of low voltage distribution system in Metro and the application in the subway.
Keywords: low voltage distribution system; subway; application; research
中图分类号：U231+.2文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
地铁虽然在一定程度上可以缓解交通压力,但其消耗的能源也是相当可观的。由于客运量的逐渐增加导致地铁内部空调和自动扶梯等设备的增加;由于运营的线路的不断扩展导致照明和检修等设备的增加,这样对地铁的能耗需求不断上升,节能减耗就变得尤为重要。本文从低压配电的特点，谈了对低压配电系统优化设计方法以及在地铁中的应用
一、低压配电系统的特点及工程
低压配电系统对设备的技术、类型、工艺要求众多，在地铁低压配电系统的应用中，对配电设备的技术要求、系统的运行模式较为关注。低压配电系统具有对设备配置要求高、系统设备技术硬、使用及维护功能强，运行环境不稳定的特点。
低压配电系统的构成分两个模式来构成，一种是按系统而形成的配电箱、低压配电柜的分系统模式，一种是按低压配电设备、线路容量来区分的层次模式。低压配电系统无论是分系统或是分层次，其构成的要素均为配电电源、开关装置、系统受电设备及线路等。低压配电系统的电源主要是为保障地铁的正常运行；开关装置控制低压配电系统的电压和辅助设备的电路及对电能质量监测；系统受电设备及线路保障地铁低压系统的安装、铺设的安全性、准确性、可行性。
二、地铁低压配电系统的模式
低压配电系统向小型化、多功能方向化发展，低压配电系统模式以地铁运行状态来归纳，分为低压配电电源分线路供电与母线电源分开运行，各自承担电源、电压负载的安全运行模式；低压配电电源出现故障，两路电源以断开或闭合来负载运行及手动指令控制的故障模式。地铁低压配电系统根据用电性质的不同，分为以降压变电所为主组成的动力照明供电系统和由牵引变电所为主组成的牵引供电系统。低压配电系统中的主变电所是轨道交通系统的能源，降压变电所是地铁动力照明的电源来源，而牵引变电所是为地铁提供适应的电源。根据设计分界规定，降压变电所与车站动力、照明供电分界点为0.4kV开关柜引入端。 本车站动力、照明供电设计范围包括：降壓变电所及跟随所、环控电控室0.4kV低压配电系统及全车站的动力设备、照明供电和控制设计，相邻的各半个区间、出入段线动力设备(含区间照明)的供电设计。
三、低压配电设计方法优化
1、小功率消防负荷的优化设计
地铁设计中,根据对供电可靠性的要求及中断供电对经济上所造成的损失或影响的程度,电力负荷分为三级。地铁设计规范(GB50157-2003)规定“一级负荷应由双电源双回线路供电,当一个电源发生故障时,另一个电源不应同时受到损坏”。按此规定,一级负荷用电都要从低压配电柜的两路回路供电(如图1所示),然而有些一级负荷如气体灭火、站台板下潜水泵、安检仪用电等虽然也是一级负荷,但由于其功率很小,所以由低压配电柜单独供电是不合理的,这样相当于增加了低压配电柜的回路数量,从而增加了柜子的成本,而且这样会使车站内的低压电缆使用量非常大,导致投资的上涨。现在许多城市的地铁设计中,都改用直接从照明配电室内的两个一级负荷动力箱交叉供电,这样不仅减少了由低压柜到双切箱的电缆数量,也减轻了低压柜的负荷,从而达到节能的优化设计。
2、 同类设备供电的设计优化
空调设备一直是车站内用电负荷较大的,所以节能也是最为重要的。由于南北方差异,南方的地铁没有加装采暖设备,夏天时,冷水机组进行制冷,然后由环控大系统对站内公共区排出冷风,其余季节则由隧道通风系统进行通风换气,车站内部的风机采用变频控制,由BAS系统进行统一调配,在不同时段流量不同时,风量也可作出相应的改变,从而达到节能的目的。然而北方冬天寒冷,需要加装采暖设备,由于采暖设备和空调设备均为三级负荷,且使用的季节不同,所以,我们在设计的时候尽量使其从同一个回路供电,这样不仅可以减少低压配电柜的馈出回路数量,也可以减少动力配电箱和电缆的数量,从而达到节能的优化设计。
3、照明控制系统的优化设计
地铁车站照明功率大、供电时间长,按照通常的照明模式,典型的地下2层车站年耗电量可达数十万kW·h以上。因此,照明配电对于地铁节能的意义更为重要,作为设计人员,需要在传统的照明控制和模式上做出优化,这样,不仅可以节约电力能源,更可以方便运营人员对车站照明的管理和维护。传统的照明控制方式为BAS监控,首先照明系统通过监控点表把照明模式发送给BAS,然后在需要控制的照明回路进线端串联交流接触器,通过在车站控制室内的IBP盘发布指令,交流接触器的触点动作后可以实现照明的定时启停、区域控制和中央控制等。然而这种控制方式在运营过程中曝露出了一些弊端。
（1)BAS在IBP盘上进行集中控制,现场由于没开关,所以不能进行紧急开启和关闭,对出现紧急情况时不方便控制。
（2)所有控制电缆和接触器都比较多,接线较复杂,需要控制的回路多,各种照明的模式切换十分复杂。
（3)照明系统的启停和模式是基于BAS的控制基础上的,所以一旦BAS系统出现问题,则照明系统会受到相应的影响。
智能照明系统是一种由数据总线构成网络的照明控制系统。网络上每一个照明配电回路都有一个地址,通过总线将所有部件连接而组成一个控制网络。它具有独立的控制协议,系统也相对简单,目前地铁中运用智能照明控制系统就是为了达到节能减排和高效自动化管理的目的。
四、低压配电系统在地铁上的应用
在目前的低压配电方式下，地铁车站内的设备房间、公共区布满电缆桥架，低压电缆沿桥架铺设到系统用电设备的配电箱及变电所内的低压开关柜中，各级负荷电源从低压开关柜接引，通过电缆向系统 用电设备配电，以低压配电室向系统负荷采用放射式供电的模式，在低压配电室设置的进线柜和母联柜中，对两路电源进行同时供电，若一路电源发生故障时，则闭合母联开关，由另一路电源继续供电。地铁车站的运行依据低压配电系统的存在而正常运行，车站的照明、通风、通信信号、空调等各项地铁用电设备均需要低压配电系统。低压配电系统为用电设备提供可靠、安全的工作电流，保障设备供电过程中的高效、合理。低压配电系统中的电源、断路器、电缆、线路等设备的正确安装、使用，完善低压配电系统的运行状态.
1、低压配电系统在地铁应用的范围
低压配电系统在地铁中的应用范围涉及广泛，主要遍布在配电柜、电缆线路和配电箱等系统设备中。地铁车站中的电源配置情况，供电负荷程度和控制车站照明负载模式，承载着地铁正常营运的安全，而低压开关柜对地铁的电能及系统设备使用起着保护功能。
2、低压配电系统在地铁应用中的作用
低压配电系统在地铁中的应用主要表现为低压配电网智能化的应用，其主要的智能设备包含智能低压柜，智能仪表，电气火灾集成监控，监控组态软件（SCADA监控）等方面。智能低压柜接受并分配电能，对电气具有保护作用；智能仪表采用交流采样，具有不受谐波干扰和光电隔离的效果，对于低压配电系统的稳定起到至关重要的作用；电气火灾集成监控系统对地铁低压配电系统的运行进行监控，对电能的质量及消耗程度进行控制及统计分析，预防电气发生火灾并对设备状态进行报警处理；监控组态软件（SCADA监控）主要由进行数据处理的服务器与硬件设备通信系统和负责数据采集的软件系统组成，对地铁低压配电系统提供有效的技术支持，易于系统的运行效率及日常维护。低压配电系统对供配电回路及设备起着控制、保护、监视、故障诊断的作用，若地铁在营运过程中发生故障，低压配电系统中的供电会根据智能化的控制要求提前進行预判及紧急报警，为乘客自救或其他部门进行营救赢得时间。
3、地铁低压配电系统的合理应用措施
地铁低压配电系统在设计时，需安装三相变压器的变压器，这样在供电过程中可减小设备间的相互交叉影响，达到负载的平衡，在低压配电系统线路的铺设前，需考虑线路铺设的长短、设备使用的频繁程度，增加低压配电系统的电压变流器的脉动数，减少谐波值，从设计、安装的根源上减小地铁低压配电系统的影响。
4、低压配电系统在地铁应用上的影响
低压配电系统可对地铁设备进行直接控制和车站综合控制，地铁低压系统中的开关柜可对地铁设备元件进行过载保护及其它特性的保护功能，车站照明系统用电归属于低压配电系统中，对地铁照明设备的控制能保障照明系统的稳定可靠运行。地铁的配电系统是地铁运行的一大重点，其低压配电系统是直接向轨道交通中的其它系统提供电能的重要子系统，同时还负责监测控制通风空调、给排水和照明等设备的运行状态。地铁中智能低压配电系统不仅保证地铁运行的安全可靠，也实现了对地铁整体运行设备的管控，低压配电系统对地铁设备的控制更加的简化，加快地铁的可智能化发展进程。
总之，低压配电系统是地铁运行供配电的一个重要环节，对于地铁中的各项低压用电设备的技术和设计要求尤其高，低压配电系统提高了地铁设备运行的自动智能化程度，缩短了地铁低压配电系统的安装及调试运行时间，对地铁设备系统的维护起到不可或缺的作用。
参考文献：
[1]瞿刚、刘林、刘进.低压配电系统的安全.云南水力发电[J] .2005. (04):1-3
[2]徐士勇.智能化低压配电系统的设计.低压电器[J]. 2003. (01):2-3
[3]赵狄飚.浅析低压配电系统的方式.广东建设报[M].2000:17-21