淺談城市軌道交通高架車站低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計

高典璞

（北京中外建建筑設(shè)計有限公司西北分公司，陜西西安　710075）

淺談城市軌道交通高架車站低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計

高典璞

（北京中外建建筑設(shè)計有限公司西北分公司，陜西西安710075）

本文關(guān)注城市軌道交通高架車站低壓配電（又稱動力照明）系統(tǒng)的設(shè)計，城市軌道地鐵地下車站與高架車站在設(shè)計上有所區(qū)別，本文分別從地鐵高架車站低壓配電系統(tǒng)的變電所設(shè)計方案、動力設(shè)計方案、照明設(shè)計方案以及防雷接地方案進行了逐一論述，提出了原則性和方向性的設(shè)計思路，為地鐵高架車站低壓配電系統(tǒng)設(shè)計人員的提供一定參考。

地鐵低壓配電系統(tǒng)高架車站

近幾年來，城市軌道交通在我國得到了較快發(fā)展，目前進入了地鐵建設(shè)的快速期，但由于地下車站的建設(shè)造價高，工期長，越來越多的地鐵線路選擇采用高架形式建設(shè)地鐵車站，高架車站與地下車站的建筑形式差別很大，在低壓配電（又稱動力照明系統(tǒng)）中有很大的區(qū)別，本文就高架車站低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容進行說明，為其它同行提供設(shè)計思路和共同探討。

1　工程概述

1.1項目概況

本文以西安地鐵三號線一期工程高架車站香北路站為案例進行說明，香北路站車站沿西安市香北路，呈東西向布置，為路中三層側(cè)式高架車站，車站全長118米，標(biāo)準(zhǔn)段寬度21.6m，有效站臺長度114m，側(cè)式站臺寬為7.2m。

低壓配電（動力照明）系統(tǒng)的設(shè)計范圍：為車站主體、附屬。以及車站相鄰兩端各半個區(qū)間的變電所、動力、照明設(shè)備的配電與控制，設(shè)備之間的接口設(shè)計及與其它相關(guān)專業(yè)的接口配合設(shè)計；防雷、接地安全及過電壓保護設(shè)計。

1.2主要設(shè)計原則

（1）低壓配電與照明系統(tǒng)設(shè)備容量按近期最大負荷設(shè)計，并考慮一定的裕量。

（2）低壓配電與照明系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)安全可靠、經(jīng)濟適用，技術(shù)先進，操作方便并具有一定的靈活性。

（3）低壓配電系統(tǒng)采用220V/380V三相四線制配電方式，并采用TN-S接地保護系統(tǒng)。

（4）自變壓器二次側(cè)至用電設(shè)備之間的低壓配電級數(shù)不宜超過三級。

（5）電氣設(shè)備電壓波動范圍：電氣設(shè)備端子供電電壓偏差允許值：電動機為+5%～-5%，一般照明為+5%～-5%，區(qū)間照明為+5%～-10%。大電機起動時，降壓變電所或環(huán)控電控室低壓母線電壓降不大于10%。

（6）貫徹實施國家有關(guān)節(jié)能規(guī)定，在設(shè)計中應(yīng)采用節(jié)能效果好的設(shè)備和采取必要的諧波治理措施。

2　變電所設(shè)計方案

2.1負荷分級及供電方式

地鐵高架車站低壓配電與照明系統(tǒng)用電負荷按其不同的用途和重要性分為一、二、三級：

（1）一級負荷：應(yīng)急照明、變電所操作電源、FAS（火災(zāi)自動報警系統(tǒng)）、消防系統(tǒng)設(shè)備、消防電梯、通信系統(tǒng)設(shè)備、SIG（信號系統(tǒng)）、PSCADA（電力監(jiān)控系統(tǒng)）、ISCS（綜合監(jiān)控系統(tǒng)）、AFC（自動售檢票系統(tǒng)）、兼作疏散用的自動扶梯、站臺門（包括全高屏蔽門和半高安全門）等。其中應(yīng)急照明、FAS、SIG、ISCS、PSCADA、AFC等為特別重要負荷。

（2）二級負荷：地上站廳站臺照明、附屬房間照明、普通風(fēng)機及其風(fēng)閥、污水泵、電梯、自動扶梯、區(qū)間維修電源等。

（3）三級負荷：空調(diào)制冷及水系統(tǒng)設(shè)備、廣告照明、清潔設(shè)備、電熱設(shè)備等。

2.2變電所低壓配電設(shè)計

本站在車站重負荷端左端首層設(shè)一座牽引降壓變電所，負責(zé)整個車站及相鄰兩側(cè)半個區(qū)間的供電。

（1）低壓主接線及運行方式。0.4kV主接線采用單母線分段接線，設(shè)母聯(lián)斷路器，兩段母線分別由兩臺變壓器供電，每段母線下設(shè)三級負荷母線段及三級負荷總開關(guān)。

（2）控制與信號。變電所0.4kV低壓進線開關(guān)、母聯(lián)開關(guān)及三級負荷總開關(guān)控制與信號納入車站電力綜合監(jiān)控系統(tǒng)，設(shè)現(xiàn)場和集中遙控兩種控制方式。各饋出回路設(shè)現(xiàn)場控制。

（3）保護與測量。車站設(shè)防電氣火災(zāi)的防剩余電流報警系統(tǒng)保護，保護電器作用于信號?；馂?zāi)漏電保護監(jiān)測點設(shè)配電箱照明回路出線端，火災(zāi)漏電保護控制器放在車控室。

通過智能低壓元件實現(xiàn)變電所回路（主要包括進線、母聯(lián)、三級負荷總開關(guān)）的測量、控制、監(jiān)視等功能，實現(xiàn)對變電所各饋出回路運行狀態(tài)的監(jiān)視功能，并將數(shù)據(jù)上傳至SCADA。

3　動力設(shè)計

3.1動力配電系統(tǒng)與配電方式

（1）動力設(shè)備采用以放射式為主、樹干式為輔的配電方式。（2）動力負荷與照明負荷自變電所低壓饋線開始分開配電。（3）站廳站臺照明配電室內(nèi)設(shè)兩面一二級負荷動力箱，為各自供電范圍內(nèi)的一二小動力負荷供電。

（4）區(qū)間每隔100米及道岔處設(shè)置動力檢修插座箱一套。每個動力檢修插座箱的容量為20kW，箱內(nèi)設(shè)漏電保護開關(guān)，防護等級IP65?；芈返墓╇娙萘堪赐瑫r只有一個動力檢修插座箱使用計算。

3.2保護及測量

（1）配電線路和設(shè)備設(shè)置短路、過負荷和接地故障等保護方式。

（2）對于突然斷電比過負荷造成的損失更大的線路，其過負荷保護應(yīng)作用于信號而不應(yīng)作用于切斷電路。

（3）凡乘客可能觸及到的設(shè)備如：屏蔽門體、自動扶梯、AFC設(shè)備、維修電源插座箱等設(shè)漏電開關(guān)保護。

（4）商鋪配電箱、銀行電源箱、民用通信電源箱等與地鐵運營無聯(lián)系的配電箱均設(shè)有電度表。

3.3控制和信號

各類動力設(shè)備的控制分為三級控制（就地級、車控室級以及中央級）、三級管理分為（車控室級、中央級以及線網(wǎng)級）。不同的設(shè)備類型，其控制和管理的等級也有所不同。

比如通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的各類設(shè)備，點控時一般采用車控室級控制，以及就地級控制。在走模式或時間表的工況下，一般采用中央級控制。所以為三級控制三級管理。

一些消防相關(guān)的設(shè)備比如消防泵、消防電梯、出入口扶梯等，由于需要看到現(xiàn)場的情況決定控制方案，因此不適合由中央級控制。一般由車控室級控制以及現(xiàn)場就地控制。但消防設(shè)備的狀態(tài)非常重要，一般要納入中央級以及線網(wǎng)級的管理中，因此，此類設(shè)備應(yīng)為兩級控制，三級管理。

4　照明設(shè)計

車站照明分為工作照明、節(jié)電照明、應(yīng)急照明、導(dǎo)向標(biāo)志照明、值班照明、廣告照明、安全特低電壓照明等。

4.1照明布置

工作照明、節(jié)電照明和廣告照明均可為車站提供照度，因此，在布置時，應(yīng)將廣告照明作為工作照明，其照度一同計算在照度中。節(jié)電照明與工作照明相互間隔布置，節(jié)點照明的照度應(yīng)至少為正常照度時的一半，保證基本運營需求。

在站臺邊（屏蔽門處）、上下行扶梯和樓梯口、自動售檢票設(shè)備安裝處設(shè)置節(jié)電照明。

應(yīng)急照明包括疏散照明，兼做值班照明，照度不低于正常照度的10%。

在車站站廳、站臺的出口處、通向站外的出入口通道、附屬用房區(qū)的通道等處設(shè)置疏散照明和疏散指示標(biāo)志。

疏散標(biāo)志照明由出口標(biāo)志燈和指向標(biāo)志燈等組成。在站臺、站廳、樓梯、通道及通道轉(zhuǎn)彎處附近，應(yīng)設(shè)置的疏散指示標(biāo)志燈。在車站出口和其它通向站外的應(yīng)急出口處均設(shè)置帶語音的出口標(biāo)志燈。在區(qū)間設(shè)置可變方向的疏散指向標(biāo)志燈，疏散指向標(biāo)志燈事故時通過遠程指令控制光源，改變疏散指示方向。

應(yīng)急照明應(yīng)均勻地布置在公共區(qū)內(nèi)，但在上下行扶梯和步行梯口、自動售檢票設(shè)備安裝處附近應(yīng)考慮具有一定的照度，以確保旅客安全。

變電所電纜夾層、站臺板下及高度低于1.8米的風(fēng)道、事故風(fēng)道、進人電纜通道設(shè)置交流36V安全特低電壓照明。

4.2照明控制

（1）車站公共區(qū)照明由車站控制室控制、配電室控制兩級控制。并將公共區(qū)照明、廣告照明按照節(jié)電要求納入環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）控制。

（2）車站區(qū)間疏散指示照明采用智能疏散控制系統(tǒng)，火災(zāi)時，根據(jù)火災(zāi)部位自動調(diào)整疏散指示燈的指向。

（3）設(shè)備管理用房照明采用開關(guān)就地控制，其中應(yīng)急照明采用雙控開關(guān)控制。

4.3應(yīng)急照明電源

每層設(shè)置的EPS裝置室均與同側(cè)的照明配電室合用，負責(zé)車站該側(cè)應(yīng)急照明配電。本站共設(shè)五處照明EPS裝置室。應(yīng)急照明電源設(shè)備正常電源由降壓變電所兩段不同低壓母線以雙回路供電。應(yīng)急照明的EPS裝置容量在事故狀態(tài)下應(yīng)滿足不少于1.5小時的用電要求。附屬房間應(yīng)急照明采用就地控制，設(shè)置雙控照明開關(guān)。火災(zāi)時應(yīng)急照明不受此照明開關(guān)控制，F(xiàn)AS專業(yè)可以強制啟動應(yīng)急照明。

5　防雷、接地及安全

本站設(shè)置綜合接地網(wǎng)，接地電阻≤0.5歐。強弱電設(shè)備工作接地、防雷接地、保護接地共用統(tǒng)一接地裝置。

高架站設(shè)建筑防雷保護。車站屋面上的所有金屬突出物均應(yīng)與屋面上的防雷裝置可靠連接，宜利用建筑物金屬屋面作為接閃器。

車站通信系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)等弱電系統(tǒng)設(shè)防雷電磁脈沖的過電壓保護。

［1］GB50157-2003.地鐵設(shè)計規(guī)范［S］.

［2］張慶賀，朱合華，莊榮，等.地鐵與輕軌［M］.西安：人民交通出版社，2006.

［3］曠凌云，艾毅.智能低壓配電系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用分析［J］.電子世界，2014（17）.

［4］曾家凡.智能低壓配電系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用探討［J］.門窗，201 4（05）.

［5］吳昊.地鐵低壓配電系統(tǒng)供電可靠性的分析［J］.科技資訊，201 5（1 0）.

高典璞（1982—），男，遼寧大連人，本科，工程師，從事建筑電氣的設(shè)計和研究工作。