1概述
GB50157-2013《地铁设计规范》关于三级负荷切除有如下规定，“当系统中只有一个电源工作时允许自动切除该负荷”。在工程应用中，大多采用变电所低压配电变压器能承担本所全部的一、二级负荷全部切除，以保证单台配电变压器能承担本所全部的一、二级负荷的供电电源。
当前，国内部分城市针对将三级负荷是否设置总开关出现了争论。某种观点是将三级负荷设置总开关当做了“标准”，认为不如此处理就应视为违背常理。实际上，总开关的设置与否，关键在于总开关的自身技术层面。国家地铁设计规范规定，三级负荷是“允许”切除，而不是“必须”切除，两者有着本质的区别。
2 三级负荷总开关设置
对这个问题，有必要回顾三级负荷总开关设置的背景和历史革命。
1983年，北京城建设计研究总院主编了上海地铁1号线一期工程的可行性研究报告，并于1997年主持并参与了该工程的主要设计工作，直至1995年全线通车。该工程是改革开放以来国内首条地铁，其功能已完全转变到以缓解城市道路交通为根本，兼顾人防，不同于北京地铁1、2号线。大家都知道，上世纪80年代，上海的基本建设很落后，市政设置不完善，城市电网能力较差（以至于在国内首次采用了集中式供电系统方案，并广泛应用至今）。直到1995年，上海才开始飞跃式发展。
被你给城建设计研究总院负责上海地铁1号线一期工程供电系统的设计工作。自1987年初步设计开始、直至1994年的配合施工期间，上海城区由于电力供应紧张，居民不允许拥有电炉子、空调等舒适性电器消费品。当初，上海地铁1号线一期车站的建筑形式及设备设施基本上参考了香港地铁，车站配置了中央空调系统，其后国内各城市修建的地铁工程也基本上引用了该工程的技术标准和设计方案，现在看来当时的决策是正确的，具有很强的前瞻性。
考虑到上海城区当初的电力状况，经缜密研究后，将全部三级负荷集中起来加以管理，通过总开关实现切除功能，以减轻地铁负荷对城市电网的压力。当时的环境及设备监控系统（BAS）完全不同于现在的BAS形式，需要在车站控制室管理所有的设备设施，通过硬线、IBP盘来实现监控。总开关的设置，同时也大大减少了硬拉线的数量，简化了IBP盘面。
当前，关于三级负荷管理模式有3类并存：集中管理，设置总开关；部分集中管理，保留总开关；分散管理，取消总开关。
集中与分散管理模式在形式上的差异在于是否设置总开，这也是争论的焦点。在部分集中管理模式下，大部分三级负荷通过总开关进行管理，个别负荷因配电柜方案的合理性要求，未做配电回路调整，其出发点与集中管理模式相同。
进入21世纪，城市电网的输配电能力有今非昔比，尤其北京、上海、广州等大型城市。因此，是否仍然抱住三级负荷集中管理的思路，值得思考。
3 集中管理模式的利弊
3.1 优点
三级负荷集中管理模式之所以被广泛接受并应用，是因其优点明显，至今其作用仍未发生改变。
3.1.1 管理简单
在车站三级负荷中，包含了空调水系统、广告、检修、清洁等用电设备设施，容量大，种类繁杂。当发生以下任何一种情况时，均将相对应的三级负荷切除：一是主变电所/电源开闭所一个电源退出，二是中压网络中一个电源电缆退出，三是配电变压器单台（限于变电所2台变压器退出）。
当主变电所/电源开闭所一个电源退出时，切除本所供电范围内的全部三级负荷；当中压网络中一个电源电缆退出时，切除另一个电源电缆所供电范围内的全部三级负荷；当配电变压器单台退出时，切除本所供电范围内的全部三级负荷。
电力调度人员根据系统的非正常运行状况类型，选择性地切除三级负荷。一般而言，一个变电所只要两个控制点，对于三级负荷部分集中管理模式，工作量也极少；或者将切除功能交给系统自身完成。这种简单的管理方式很受电力调度部门的欢迎。
3.1.2 不增加城市电网压力
根据GB 50157-2003《地铁设计规范》关于主变电所/电源开闭所、中压网络及配电变压器容量设计的规定，系统在异常运行状态下，应保证一、二级负荷的供电电源。在供配电系统各节点容量设计合理的情况下，采用三级负荷集中管理模式，简单明了，不会出现系统过载现象，因而不会增加城市电网的输配电压力。
3.1.3 接口少
由于采用三级负荷集中管理模式，每段低压母线上的三级负荷均通过总开关进行监视，电力监控系统仅与总开关有接口关系，不再与所有三级负荷配电回路发生直接关系，接口内容单一，柜内控制及信号线大为减少，相应地提供了管理的可靠性。
3.2 弊端
当前，城市轨道交通建设背景及条件早已不同于1987年上海地铁1号线，城市电网发展规模为城市轨道交通建设及运营提供了良好的条件。需要注意的是，不同地区城市电网的发展程度有些差距，甚至很大。为此，在某种程度下，三级负荷集中管理模式暴露出其弊端。
3.2.1 资源浪费
无论是主变压器还是配电变压器，其正常下的负载率偏低，如主变压器的负载率一般处于30%～40%之间。
在深圳地铁2号线节假日空调全部投入运行和车站照明全部开启的情况下，80%以上的配电变压器的负载率低于30%以下，只要不到20%的变压器的负载率30%～50%之间。在地铁正常运行时段，全线配电变压器的平均负载率为20.77%，全天的平均负载率为18.58%。根据各车站半年的负荷统计计算得知，只有一个车站的平均负载率略大于30%。
广州地铁3号线在运行6年之后，除少数几台配电变压器在正常运行时段负载超过40%。上海地铁同样存在动力照明系统计算负荷严重偏大、配电变压器负载率偏低的现象。北京地铁10号线一期，空调季节配电变压器的负载率基本在50%～60%之间。
导致上述情况的主要原因在于变压器容量的确定原则和计算误差。
单台变压器应具备承担其范围内全部一、二级负荷的用电容量，同时考虑正常经济负载率控制在70%～75%之间范围，两个因素叠加，确定后的变压器容量一般偏大。
从设备设施基础数据搜集到总负荷计算用的需要系数、利用系数的选值，都存在着一定的误差。由于当前国内没有这方面的指导手册或标准可供参考，设计人员往往采用了保守的计算参数。因此，简单地切除全部三级负荷不合时宜，浪费了系统内部电力资源，且对城市电网并无益处。
3.2.2 管理灵活性差
与上海地铁1号线一期工程建设初期相比，当前的电力监控系统接口形式和内容越来越简单化、智能化、数据传输速率也大为提高，接口已不是问题。也就是，对于切除三级负荷而言，电力监控系统的单点监控与多点监控不是难点。基于上述分析，在地铁供电系统内部电力资源许可的情况下，通过总开关将三级负荷全部切除，方案过于随意，管理缺乏灵活性。
1） 将车站重要设备房的空调纳入车站中央空调系统中（通称“小系统”），在关闭车站公共区空调（通称“大系统”）下，或许可以保证机房空调电源正常，使通信、信号等系统设备温升不超标，保证弱电系统运行的稳定性。在三级负荷集中管理模式下，将使弱电系统的运营环境变得十分恶劣。
2） 运营单位的很大一部分创收来自广告，负荷分类中广告属于三级负荷。如果仅仅因为管理方便，采用集中管理模式，忽视了运营单位在创收方面的需求。
3.2.3 成本高且可靠性降低
设置了总开关后，势必增加开关、铜质母排、开关柜等设备的投资，并挤占了有限的建筑空间，抬高了建设成本，为维护量的增加而导致运营成本增加。
另外，仅出于三级负荷管理简单的需要而增加总开关，配电回路中出现非技术所需要的配电节点（串联元件），增大了配电系统的故障几率，可靠性有所降低。虽然三级负荷对供电系统可靠性要求不高，但毕竟是可以避免的，关键在于取舍。
4.分散管理模式的简析
如同集中管理模式下的配电方案，车站三级负荷被均匀分配到变电所低压系统的两段母线上，达到两台变压器（使用性质相同）正常运行负载率基本相同的目的。
三级负荷配电开关伟满足远方控制的需要，配电回路元件有3个方案：一是断路器附带电动操作机构；而是断路器+接触器，接触器脱口线圈具有无电自保持功能；三是上述2个方案的结合。具体到方案的选择，经济性是主要确定因素。
为便于电力监控系统接线简单，单段母线上的三级负荷尽量设置在同一面配电柜内；当然，分设在两面相邻的配电柜内也是可行的。
5.结语
城市轨道交通的建设条件、运营环境发生了变化，应该解放思想、创新理念。创新并不意味着技术如何先进，首次研究并应用技术成果是创新，纠编、完善、突破等也是创新，只要有实际价值就符合创新的本质。
具体到三级负荷管理模式，是否设置总开关，应从工程所在地的城市电网输配电能力、运行管理需求、供电系统容量、弱电系统运行稳定性要求以及工程整体造价等综合考虑。
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