夏璐璐 何 进

(中铁二院华东勘察设计有限责任公司,310004,杭州∥第一作者，工程师)

城市轨道交通车站物业开发的配电设计

夏璐璐 何 进

(中铁二院华东勘察设计有限责任公司,310004,杭州∥第一作者，工程师)

分析了城市轨道交通车站物业开发配电设计现状,明确了设计的关键是物业业态(模式)及其对应的负荷计算。一般车站物业开发配电预留电源可采用独立配置的物业跟随式降压变电所，也可采用0.4 kV低压侧共享方式。通过研究在低压侧共享电源时物业开发容量对变压器容量的影响,阐明了不同业态对应的计算方法和面积划分原则,并分析了地铁车站物业开发配电设计需要注意的问题。

城市轨道交通; 物业开发; 配电设计; 业态分析; 负荷计算

1 现状分析

城市轨道交具有投资大、运营费用高、建设周期长、社会效益高、经济效益差、成本回收难等特点[1-2]。目前,中国主要城市的轨道交通建设和运营基本处于亏损或是政府补贴状态。城市轨道交通沿线和车站的物业管理是城市轨道交通运营的重要收入途径,对实现城市轨道交通项目的经济效益十分必要。在保证城市轨道交通车站变电所对正线功能性负荷可靠供电的前提下,合理进行车站物业开发配电设计,对于城市轨道交通的可持续发展和节能减排有重要意义。

根据现状调查分析,一般城市轨道交通车站物业开发配电预留电源有以下两种方案[3-4]。

(1) 方案一:配置独立的35 kV/0.4 kV(或10 kV/0.4 kV)物业跟随式降压变电所(以下简为“独立物业跟随所”)。该方案优点为:预留容量较灵活,可适应不完全稳定的业态电源容量需求和以娱乐、餐饮类商铺为主业态的较大电源容量需求。该方案缺点为:需占用车站变电所35 kV(或10 kV)开关柜的2面柜位,并占用物业开发区域至少120 m2有效开发面积,其土建投资较多。

(2) 方案二：采用0.4 kV低压侧共享方案。该方案优点为:仅需占用车站变电所0.4 kV开关柜2～4面柜位,不需占用物业开发区域有效开发面积,土建投资不多。该方案缺点为:为保证正线车站功能性需求,其预留电源容量较小,需要得到准确的车站建筑、装修及动力照明等专业耗能资料后方可进行设计预留。

城市轨道交通车站的物业开发配电设计中,不同地区，乃至不同的设计单位及业主单位,会存在不同的设计习惯和设计原则,但对各方案却均没有较详细的分析和比较。因此，本文在结合已投运的多条城市轨道交通线路经验的基础上,对设计中存在的普遍问题和设计方案进行了分析,以期能得出较为完备合理的城市轨道交通车站物业开发配电设计方案。

2 配电设计中存在的问题

2.1 全线统一配置独立物业跟随所

有的设计为追求较大的预留容量,全线统一配置独立物业跟随所。若物业开发区域面积较小或物业开发业态需要的电源容量不大,则这种设计反而会导致物业设备用房面积进一步扩大,减少净商铺面积,从而造成物业开发区域过小,达不到预期物业开发效果。

2.2 采用低压侧共享方式预留容量太小

有的设计为节省土建设计费用,或因为计算方式的种种原因,即使物业开发区域面积较大(如2 000 m2以上),也仍旧采用0.4 kV低压侧共享方案。由于车站变电所首先应保证对正线功能性负荷可靠供电,故这种设计可能会导致物业开发预留容量与实际物业开发招商的需求容量有一定不匹配。

2.3 物业业态对设计方案的影响

物业业态不稳定的城市轨道交通车站物业开发,会对设计单位的设计合理性造成较大影响。设计单位需在确定方案前对物业业态进行较为详细的了解和分析。只有这样才能初步计算出物业开发区域负荷电源容量情况,进而进行相对准确的设计。

可见,在进行城市轨道交通车站物业开发配电设计前，确定物业业态是设计关键所在。

3 配电设计方案

3.1 业态分析

城市轨道交通车站物业开发形式包括利用车站站厅层富余面积开发的商铺、交通枢纽车站的集中商业开发，以及利用带配线车站开发的地下商业街等。相应的物业开发业态主要分为零星小商铺、娱乐及餐饮类大型商铺,以及混合型商铺。根据文献[5-7]分析,这3种物业开发业态各有特点。

(1) 零星小商铺。多位于车站内的地下过街通道及连接通道、换乘通道等空间,开发规模较小,以报刊亭、饰品店、茶水饮料店及小型超市为主,其用电负荷容量不大。以杭州地铁物业开发预留为例,单个商铺面积为20～50 m2,其实际用电量一般不超过20 kW。故本文按400 W/m2来计算此类物业业态的负荷容量指标。

(2) 娱乐及餐饮类商铺为主的大型商铺。大型交通枢纽车站、带配线车站和车站上盖物业等的开发面积一般至少为上千平米。面积较大,客流密度大且流动性强,故配置以娱乐及餐饮为主的物业业态,使有限的土地空间实现便民和盈利的双重功能。以快餐类负荷为例[8],通常一处快餐店铺面积为200～250 m2,其用电量通常为250 kW以上。故本文按1 000 W/m2来计算此类物业业态的负荷容量指标。

(3) 混合型商铺。一般交通换乘车站或带配线车站等区域的物业开发面积中等,可配置零星小商铺、办公自用房、娱乐及餐饮类商铺的混合型物业业态。根据文献[9],应按至少600 W/m2来计算此类物业业态的负荷容量指标。

3.2 采用0.4 kV低压侧共享方案对车站配电变压器容量影响分析

以容量为M1的单台车站变电所配电变压器为例，分析0.4 kV低压侧共享方案对车站配电变压器容量的影响。建议车站变电所单台配电变压器容量不超过M2且能满足对正线车站功能性负荷可靠供电。

假设增加的物业一二级负荷(设备负荷)容量为S1,物业三级负荷(其余负荷)容量为S2。则各种工况下的负荷情况分别为:

(1) 正常工况下,负荷容量应占单台配电变压器容量70%,故2×70%×M1+S1+S2≤2×M2×70%,即S1+S2≤1.4×(M2-M1)。

(2) 单台配电变压器退出工况下,切除三级负荷,则车站站内一二级负荷容量应不超过单台配电变压器容量100%,故M1+S1≤M2×100%,即S1≤M2-M1。

(3) 火灾事故且单台配电变压器退出工况(最不利工况)下,切除三级负荷,则车站站内一二级负荷最不利工况下容量S1,a应不超过单台配电变压器容量的110%,则应有110%×M1+S1,a≤M2×110%,即有S1,a≤1.1×(M2-M1)。

综上,当M1=1 000 kVA,M2=1 250 kVA时,S1≤250 kVA,S2≤350 kVA-S1,S1，a≤275 kVA。如取功率因数0.9,则物业负荷容量可取的数值均偏小,不符合商业负荷要求。

当M1=1 000 kVA,M2=1 600 kVA时,S1≤600 kVA,S2≤840 kVA-S1,S1,a≤660 kVA。如取功率因数0.9,则有物业一二级负荷容量应不超过540 kW。此时,物业三级负荷容量的最大取值为216 kW。

根据《地铁设计规范》，三级负荷在变压器单台退出的时候切除[10]。在满足计算公式要求的前提下,一二级负荷容量可转化为三级负荷容量。若已知商业负荷容量S2,则可反算出S1的数值,并可代入上述计算式来验证0.4 kV低压侧共享方案是否可行。

3.3 物业开发负荷计算

结合上海、杭州等地区的城市轨道交通车站物业开发经验,根据《工业与民用配电设计手册(第三版)》，推荐设备用电指标为120 W/m2。当车站物业开发面积为A时,物业开发区域内,零星小商铺负荷用电指标为400 W/m2,相应物业开发负荷容量为:120 W/m2×A+400 W/m2×A=520 W/m2×A;以娱乐、餐饮类为主的大型商铺负荷用电指标为1 000 W/m2,相应的物业开发负荷容量为120 W/m2×A+1 000 W/m2×A=1 120 W/m2×A;混合型商铺的负荷用电指标为600 W/m2，相应的物业开发负荷容量为120 W/m2×A+600×A=720 W/m2×A。

3.4 设计方案面积划分原则

假设M1=1 000 kVA,M2=1 600 kVA。

在零星小商铺业态情况下,若采用0.4 kV低压侧共享方案,则有

(1)

可得,A≤1 500 m2,且A≤600 kVA×0.9(功率因数)/120 W/m2=5 000 m2。故在零星小商铺业态时,由于商业负荷用电指标不高,在物业开发总面积不超过1 500 m2时可考虑采用0.4 kV低压侧共享方案。

在娱乐、餐饮类大型商铺为主业态的情况下,若采用0.4 kV低压侧共享方案,则有

可得,A≤750 m2。当娱乐及餐饮类大型商铺为主业态时,由于商业负荷用电指标很高,当物业开发总面积不超过750 m2时,应根据实际情况考量。若未存在多处大型娱乐、餐饮类商铺的用电负荷,则可考虑采用0.4 kV低压侧共享方案；否则推荐采用设置独立物业跟随式降压变电所方案。一般来说车站商业开发,通常设置娱乐及餐饮类商铺的区域较大,而其计算负荷指标仅为一般值。为保证设计可靠,原则上推荐设置娱乐及餐饮类商铺的大型物业开发区域采用设置独立物业跟随所方案,以满足较大用电负荷的需求。

在混合型商铺业态情况下,若采用0.4 kV低压侧共享方案,则有

可得，在混合型商铺业态情况下,应考虑到混合型商铺用电负荷组成的不确定性。为保证设计可靠,建议物业开发总面积不超过1 050 m2,且根据实际情况考量。若未存在多处大型娱乐及餐饮类商铺,可考虑采用0.4 kV低压侧共享方案；否则建议采用设置独立物业跟随所方案。

上海轨道交通12号线工程和杭州地铁2号线一期工程(东南段)沿线物业开发配电方案设计如表1—2所示。

表1 上海轨道交通12号线工程车站物业开发配电一览表

表2 杭州地铁2号线一期工程车站物业开发配电一览表

3.5 对车站变电所土建及其他专业影响

如采用独立物业跟随所方案，则需调整土建设计方案,以使车站变电所内具备增加2面35 kV(或10 kV)开关柜条件。且预留物业开发区内需单独设置跟随所,并考虑车站变电所通往物业跟随所的电缆路径。

如采用0.4 kV低压侧共享方案，则车站变电所应具备增加0.4 kV开关柜的条件,且建筑结构等专业均需做相应调整,车站动力照明专业也应及时提交资料以供降压变电所专业设计进行计算和设计。

3.6 实际设计中的需要注意的几个问题

(1) 物业部分需单独计量[11]。采用独立物业跟随所方案时,独立计量装置应设置于独立物业跟随所馈线柜内或物业0.4 kV馈线柜进线处。采用0.4 kV低压侧共享方案时,独立计量装置应设置于降压变电所0.4 kV物业馈线回路处或物业0.4 kV馈线柜进线处。

(2) 以上配电设计方案仅为降压变电所专业配合阶段进行容量估算和方案设计时使用。正式设计阶段仍需根据准确的物业开发业态和负荷资料进行降压变电所的专业计算和设计。

4 结论

综上所述,要做好城市轨道交通车站物业开发配电设计,应该遵循如下原则:

(1) 车站变电所在保证对正线功能性负荷可靠供电的前提下,可对物业开发提供电源。

(2) 物业开发回路应单独设置计量装置。

(3) 当物业开发面积≥1 500 m2或配置大型娱乐及餐饮类商铺时,物业开发区宜设置独立物业跟随所,并由车站变电所为物业跟随所提供独立的2路35 kV(或10 kV)电源。车站变电所应具备增加2面35 kV(或10 kV)馈线柜的条件。

(4) 当物业开发面积<1 500 m2且不配置大型娱乐及餐饮类商铺时,如车站变电所单台配电变压器容量不超过1 600 kVA，且能够满足原则1要求时,可考虑由车站变电所为物业开发集中提供0.4 kV电源,且车站变电所应具备增加0.4 kV开关柜的条件。

(5) 既有土建情况无法满足增加开关柜要求的,物业开发的用电可由城市电网接取。

[1] 张庆贺,朱合华,庄荣.地铁与轻轨[M].北京:人民交通出版社,2003:2-8.

[2] 上海申通地铁集团有限公司轨道交通培训中心.城市轨道交通概论[M].北京:中国铁道出版社,2009:1-10.

[3] 周建非.香港地铁建设物业开发模式介绍[J].地下工程与隧道,2003(3):43-47.

[4] 沈德耀,陆良.上海地铁站域地下空间开发的分析[J].地下空间,2004,24(1):114-118.

[5] 颜昌伟,高朝阳.地铁车站建设结合物业开发设计初探[J].人民长江,2011,42(20):82-85.

[6] 钱晓佳.上海轨道交通物业开发的思考与研究[J].经济研究导刊,2013,185(3):219-223.

[7] 秦云,董不灵,俞明健.城市轨道交通线路规划与城市空间综合开发利用的思考[J].城市轨道交通研究,2006(3):9-11.

[8] 许维敏.城市轨道交通车辆基地物业开发模式的探讨[J].城市轨道交通研究,2010,13(5):21-25.

[9] 上海申通地铁集团有限公司.上海轨道交通车站资源开发及空间利用标准化建设指导意见[G].上海：上海申通地铁集团有限公司,2012.

[10] 中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.地铁设计规范：GB 50157―2013[S].北京:中国计划出版社,2013:143.

[11] 杭州市地铁集团有限责任公司.杭州地铁2号线一期工程供电系统招标文件[G].杭州:杭州地铁集团有限责任公司,2013:86-87.

Power Distribution Design for Commercial Load at Subway Station

XIA Lulu, HE Jin

The present situation of power distribution design method for commercial load at subway station is analyzed, the business mode of property development and the corresponding load calculation are explicitely to be the key to the distribution design. Impact on the capacity of distribution transformer is studied when the commercial load shares the capacity of distribution transformer at a subway station, and the o.4kv low voltage sharing mode could also be adopted. Principles of area partition and calculation of different bussiness modes are proposed to calculate the commercial load at subway station.Finally, some problems in power distribution design for commercial development at subway station are discussed.

urban rail transit; commercial load; power distribution design; business mode analysis; load calculation

CREEC East China Survey and Design Co.,Ltd.,310004,Hangzhou,China

U 231.4; TU 984.11+3; TM 715

10.16037/j.1007-869x.2017.03.013

2015-12-25)