一种在轨行区上方设置的110kV地下牵引变电所构造

摘要

本发明公开了一种在轨行区上方设置的110kV地下牵引变电所构造，其中：地下牵引变电所设置在轨道交通地下车站的轨行区上方；地下牵引变电所采用地下三层结构，其中：地下三层为电缆夹层；牵引变压器室从地下二层的底板向上贯通至地下一层的顶板，其内设置有牵引变压器，并采用SF6气体绝缘电力变压器。将地下牵引变电所设置于轨行区上方，通过技术手段满足相关规范的要求，解决防火、安全、电磁、振动、噪音等问题，有效利用地下空间，将成为城际铁路、市域铁路、国铁地下车站与牵引变电所建设的一种有效结构形式，无需为牵引变电所或牵引电力合建主变电所单独征地，与地铁车站建设共用基坑和支护工程，可显著建设地下牵引变电所的工程投资。

说明书

技术领域

本发明属于轨道交通牵引供电领域，特别是城际、市域、国铁牵引供电领域，具体涉及一种在轨行区上方设置的110kV地下牵引变电所构造。

背景技术

随着经济发展和城市化进程的加快，地上全户内牵引变电所建设方案已不能满足城市规划部门的要求。采用地下变电站的方式成为重要选择，上海、广州等地已有将市政供电领域独立的变电站建在全地下或半地下的案例，地面只留进风口和排风口。但在轨道交通的牵引供电领域，鲜有可参考的案例，特别是没有在轨行区上方设置地下牵引变电所的方案可供参考。

发明内容

轨道交通牵引变电所采用全地下建设方式对轨道交通高电压、大容量地下牵引变电所选址、实现土地集约化利用、优化城市空间具有重要意义。部分城市核心区地下车站埋深达30m，地下车站端部的轨行区上方200×30×20m的狭长区域，具备设置地下牵引变电所的条件。若将牵引变电所设置于轨行区上方，可有效利用地下空间，与地铁车站建设共用基坑和支护工程，可显著降低投资。

现行防火设计规范对对地下变电站与非居建筑联合建设规定比较模糊，更没有对轨行区布置地下牵引变电所方案的规定。将牵引变电所设置于轨行区上方，需要解决的关键技术难点包括如下的至少一种：

1、如何降低牵引变电所设备用房的火灾危险性，满足消防部门的要求，确保轨道交通和人员安全至关重要；

2、如何防止高电位传递；

3、如何进行电磁屏蔽；

4、如何防止牵引变压器的瓦斯继电器误动作；

5、主变压器室、通风风机房等噪声源如何解决。

针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本发明提供了一种在轨行区上方设置的110kV地下牵引变电所构造，将地下牵引变电所设置于轨行区上方，通过技术手段满足相关规范的要求，解决防火、安全、电磁、振动、噪音等问题，有效利用地下空间，将成为城际铁路、市域铁路、国铁地下车站与牵引变电所建设的一种有效结构形式，无需为牵引变电所或牵引电力合建主变电所单独征地，与地铁车站建设共用基坑和支护工程，可显著建设地下牵引变电所的工程投资。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种在轨行区上方设置的110kV地下牵引变电所构造，其中：

所述地下牵引变电所设置在轨道交通地下车站的轨行区上方，与地下车站建设共用基坑和支护工程；

所述地下牵引变电所采用地下三层结构，其中：

地下三层为电缆夹层，其底板为所述轨道交通地下车站的轨行区顶板；

在牵引变压器室断面处，所述牵引变压器室从地下二层的底板向上贯通至地下一层的顶板，其内设置有牵引变压器，所述牵引变压器采用SF6气体绝缘电力变压器。

进一步优选地，还包括总事故贮油池；

所述总事故贮油池设置在所述地下三层。

进一步优选地，所述地下牵引变电所采用双层地网；

所述双层地网中下层地网设置于所述轨道交通地下车站的轨行区的底板，上层地网设置于地表与所述轨道交通地下车站的轨行区的顶板之间。

进一步优选地，所述双层地网与牵引变电所内建筑物、构筑物结构钢筋、轨道交通地下车站建筑物钢筋、地连墙内的钢筋连接成一个整体。

进一步优选地，连接成的所述整体为法拉第笼。

进一步优选地，所述牵引变压器采用GIT无瓦斯继电器。

进一步优选地，还包括通风机房；

所述通风机房设置在地下一层，其内设置有风机、空调机组。

进一步优选地，所述风机、空调机组采用200Hz以下低频噪音的风机、空调机组。

进一步优选地，所述牵引变压器室和所述通风机房内均设有吸音材料。

进一步优选地，所述牵引变压器室的设备房屋为丁类厂房。

上述优选技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本发明的在轨行区上方设置的110kV地下牵引变电所构造，将地下牵引变电所设置于轨行区上方，通过技术手段满足相关规范的要求，解决防火、安全、电磁、振动、噪音等问题，有效利用地下空间，将成为城际铁路、市域铁路、国铁地下车站与牵引变电所建设的一种有效结构形式，无需为牵引变电所或牵引电力合建主变电所单独征地，与地铁车站建设共用基坑和支护工程，可显著建设地下牵引变电所的工程投资。

2、本发明的在轨行区上方设置的110kV地下牵引变电所构造，对安全、电磁、振动、噪音等处理措施，可以应用于独立建设的地下牵引变电所，环境敏感的地面全户内牵引变电所，有助于建设运营安全和环境友好的新一代牵引变电所以及牵引和电力合建主变电所。

3、本发明的在轨行区上方设置的110kV地下牵引变电所构造，牵引变压器采用SF6气体绝缘电力变压器（GIT），SF6气体作为变压器绝缘及冷却介质的GIT具有不燃烧、不爆炸的特点，使得SF6气体绝缘变压器在变压器一旦发生故障时，不会爆炸并且不起火燃烧，无火灾危害，牵引变电所设备房屋降低为丁类，满足《建筑设计防火规范》的相关要求。

4、本发明的在轨行区上方设置的110kV地下牵引变电所构造，牵引变电所设置双层地网，并利用铁路综合接地及等电位连接的思路，将牵引变电所地网、牵引变电所内建筑物、构筑物结构钢筋、地铁车站建筑物钢筋、地连墙内的钢筋连接成一个整体，构建由双层地网组成的人工接地体以及地下土建工程钢筋混凝土组成的自然接地体的综合接地系统，显著降低接地电阻，减小地电位抬升。同时，采取通信线路采用光缆、低压电缆线路设置隔离变的措施，防止高电位传递。

5、本发明的在轨行区上方设置的110kV地下牵引变电所构造，要求牵引变电所所内建筑物、构筑物结构钢筋连接成一个整体，并与接地网相连，形成一个法拉第笼，进一步屏蔽牵引变电所电磁辐射对周边环境的影响。

6、本发明的在轨行区上方设置的110kV地下牵引变电所构造，牵引变压器采用GIT无瓦斯继电器，防止了牵引变压器的瓦斯继电器误动作。

7、本发明的在轨行区上方设置的110kV地下牵引变电所构造，采用低频噪音的通风、空调及电气设备，并在牵引变压器室、通风机房内均设置吸音材料，减小噪音对环境的影响。

附图说明

图1是本发明实施例的在轨行区上方设置的110kV地下牵引变电所构造的横剖面结构示意图；

图2是本发明实施例的在轨行区上方设置的110kV地下牵引变电所构造的地下一层的平面结构示意图；

图3是本发明实施例的在轨行区上方设置的110kV地下牵引变电所构造的地下二层的平面结构示意图；

图4是本发明实施例的在轨行区上方设置的110kV地下牵引变电所构造的地下三层的平面结构示意图。

上述附图中尺寸单位为mm。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。

作为本发明的一种较佳实施方式，如图1-4所示，本发明提供一种在轨行区上方设置的110kV地下牵引变电所构造，其中：

所述地下牵引变电所设置在轨道交通地下车站的轨行区上方长63m、宽31m的区域，与地下车站建设共用基坑和支护工程，共用的支护工程包括从轨行区的支撑立柱向上延伸的多层支撑立柱。这里的轨道交通包括但不限于城际铁路、市域铁路、国铁等。

如图1所示，所述地下牵引变电所采用地下三层结构，其中：

地下三层B3为电缆夹层，其底板为所述轨道交通地下车站的轨行区顶板（标高5.1m）；

在牵引变压器室21断面处，所述牵引变压器室21从地下二层B2的底板向上贯通至地下一层B1的顶板，其内设置有牵引变压器211。

图1-4以轨道交通中的地铁的地下车站的轨行区上方设置110kV地下牵引变电所为例进行说明。

地下一层B1（标高-2m）按照图2设置有通风机房11、消防控制室12、消防泵房13、二次设备室14、通信室15、交直流电源室16、低压配电室17、气瓶间18、消防水池19等。

地下二层B2（标高-9.5m）按照图3设置有牵引变压室21、110kV GIS组合电器室22、工具室23、27.5kV高压室24、电力系统无功补偿室25、变压器室26等。

地下三层B3（标高-13.5m）按照图4设置有总事故贮油池31（容量35t）、主变油坑32、电缆井33等。

地下三层结构间上下贯通设置有变电所疏散楼10。

（1）降低牵引变电所设备用房的火灾危险性

地下牵引变电所采用地下三层结构形式，牵引变压器设置于地下二层，总事故贮油池31设置于地下三层B3。

对比例：牵引变压器若按照常规采用油浸式变压器时，牵引变压器室、总事故贮油池火灾危险性为丙类，牵引变电所设备房屋按火灾危险性较大确定，属于丙类厂房。设置于轨行区时，不满足《建筑设计防火规范》GB50016-2014（2018年版）第5.4.12节的如下规定：

“燃油或燃气锅炉、油浸变压器、充有可燃油的高压电容器和多油开关等，宜设置在建筑外的专用房间内；确需贴邻民用建筑布置时，应采用防火墙与所贴邻的建筑分割，且不应贴邻人员密集场场所，该专用房间的耐火等级不应低于二级；确需布置在民用建筑物内时，不应布置在人员密集长所的上一层、下一层或贴邻，并应符合下列规定：锅炉的容量应符合现行国家标准锅炉房设计规范GB50041的规定。油浸变压器的总容量不应大于1260kVA, 单台容量不应大于 630kVA”。

本发明牵引变压器采用SF6气体绝缘电力变压器（GIT），SF6气体作为变压器绝缘及冷却介质的GIT具有不燃烧、不爆炸的特点，使得SF6气体绝缘变压器在变压器一旦发生故障时，不会爆炸并且不起火燃烧，无火灾危害，牵引变电所设备房屋降低为丁类，满足《建筑设计防火规范》的相关要求。

（2）防止高电位传递的安全措施

地下牵引变电所设置紧凑，其接地网面积受限，接地系统实施困难。当牵引变电所内发生短路故障时，牵引变电所地网将才生地电位抬升，高电位在地网边缘以及通过引入牵引变电所的电缆线路可能将高电位传递至周边环境，危及人身安全。

本发明牵引变电所设置双层地网，所述双层地网中下层地网设置于所述轨道交通地下车站的轨行区的底板，上层地网设置于地表（标高7.612m）与所述轨道交通地下车站的轨行区的顶板之间，位于地表以下0.6-0.8m，并利用铁路综合接地及等电位连接的思路，将牵引变电所地网、牵引变电所内建筑物、构筑物结构钢筋、地铁车站建筑物钢筋、地连墙内的钢筋连接成一个整体，构建由双层地网组成的人工接地体以及地下土建工程钢筋混凝土组成的自然接地体的综合接地系统，显著降低接地电阻，减小地电位抬升。同时，采取通信线路采用光缆、低压电缆线路设置隔离变的措施，防止高电位传递。

（3）采取针对性的电磁屏蔽措施

牵引变电所为单相负荷，其主变低压侧进单相供电电流可达3600A，单相负荷将产生电磁场，磁场强度衰减很快，但由于设置于轨行区上方，贴临城际车站，仍需采取相关的屏蔽措施。

本发明要求牵引变电所所内建筑物、构筑物结构钢筋连接成一个整体，并与接地网相连，形成一个法拉第笼，进一步屏蔽牵引变电所电磁辐射对周边环境的影响。

（4）防止牵引变压器的瓦斯继电器误动作的措施

牵引变电所的牵引变压器在振动环境内，其瓦斯继电器容易误动作，因此《铁路电力牵引供电设计规范》TB10009-2016：4.1.1节要求牵引变电所的围墙，距最近股道的线路中心，不宜小于 10 m。

本发明牵引变压器采用GIT无瓦斯继电器，防止了牵引变压器的瓦斯继电器误动作。

（5）主变压器室、通风风机房等噪声源的隔音措施

牵引变压器、高低压配电装置在运行过程中将产生大量的热量，地下牵引变电所无法自然通风，需要通风机房等风机24小时可靠工作，主变运行过程中的低频噪音和通风设备的噪音叠加，对运行检修人员以及周边乘客可能造成噪声影响。

本发明采用低频噪音（200Hz以下）的通风、空调及电气设备，并在牵引变压器室21、通风机房11内均设有吸音材料，减小噪音对环境的影响。

综上所述，与现有技术相比，本发明的方案具有如下显著优势：

本发明的在轨行区上方设置的110kV地下牵引变电所构造，将地下牵引变电所设置于轨行区上方，通过技术手段满足相关规范的要求，解决防火、安全、电磁、振动、噪音等问题，有效利用地下空间，将成为城际铁路、市域铁路、国铁地下车站与牵引变电所建设的一种有效结构形式，无需为牵引变电所或牵引电力合建主变电所单独征地，与地铁车站建设共用基坑和支护工程，可显著建设地下牵引变电所的工程投资。

本发明的在轨行区上方设置的110kV地下牵引变电所构造，对安全、电磁、振动、噪音等处理措施，可以应用于独立建设的地下牵引变电所，环境敏感的地面全户内牵引变电所，有助于建设运营安全和环境友好的新一代牵引变电所以及牵引和电力合建主变电所。

可以理解的是，以上所描述的系统的实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，既可以位于一个地方，或者也可以分布到不同网络单元上。可以根据实际需要选择其中的部分或全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

另外，本领域内的技术人员应当理解的是，在本发明实施例的申请文件中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明实施例的说明书中，说明了大量具体细节。然而应当理解的是，本发明实施例的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明实施例公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明实施例的示例性实施例的描述中，本发明实施例的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。

然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明实施例要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明实施例的单独实施例。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例各实施例技术方案的精神和范围。