地鐵車站動力及照明設(shè)計實例分析
宋偉光
摘要：本文結(jié)合工程實例，闡述了某地鐵車站線路負(fù)荷的分類，線纜及設(shè)備選型原則的方面，并分析了該線動力、照明系統(tǒng)的設(shè)計方法。
關(guān)鍵：地鐵車站；動力；照明；降壓變電所
概述
城市交通是保持城市活力最主要的基礎(chǔ)設(shè)施,是城市生活的動脈,制約著城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。展望21世紀(jì)的城市交通事業(yè),給我們提出了更高要求。為了緩和與改善城市交通緊張的局面,重點發(fā)展以軌道交通為骨干的公共交通網(wǎng)絡(luò),積極引入具有大、中客運(yùn)量的地鐵和輕軌交通方式,這是勢所必然的發(fā)展趨向。地鐵車站照明負(fù)荷容量大,供電時間長,在地鐵系統(tǒng)中照明的用電量僅次于通風(fēng)空調(diào)、自動扶梯的用電量,因此優(yōu)化照明配電設(shè)計,對節(jié)約能源、降低投資和運(yùn)營成本、方便系統(tǒng)維護(hù)具有重要的意義。下文結(jié)合某地鐵實際情況（全線長約42 km，設(shè)車站26座，8輛編組）對動力照明設(shè)計方案進(jìn)行了優(yōu)化。
二、方案設(shè)計
1動力及照明負(fù)荷分級及配電方式
1.1負(fù)荷分類及技術(shù)要求
根據(jù)《地下鐵道設(shè)計規(guī)范》的要求，把地鐵的用電負(fù)荷分為三級。
一級負(fù)荷：防排煙風(fēng)機(jī)、廢水泵、消防泵、防淹門、通信、信號、防災(zāi)報警、自動售檢票系統(tǒng)、車站控制室、屏蔽門以及應(yīng)急照明(含疏散指示照明)等用電以及區(qū)間的風(fēng)機(jī)和水泵用電，由兩路獨立的電源供電，且為末端切換。應(yīng)急照明電源在交直流屏上切換。
二級負(fù)荷：自動扶梯、電梯、普通風(fēng)機(jī)、污才泵、一般照明、管理房及設(shè)備房照明等用電，由一路電源供電。當(dāng)這路電源發(fā)生故障時，由變電月低壓柜上的母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)進(jìn)行切換，以保證供電。(注：變電所為兩路10kV電源各帶一臺變且器，低壓側(cè)為單母線分段，設(shè)母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)。)
三級負(fù)荷：冷水機(jī)組及其配套的冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔、茶水間熱水器以及廣告照明、清潔機(jī)械等設(shè)備用電，由一路電源供電，當(dāng)這路電發(fā)生故障時，允許對這些設(shè)備停止供電。
1.2 供配電方式
一級負(fù)荷：通常情況下由兩路來自變電所不同低壓母線的電源供電，互為備用，在末端配電箱處自動切換。
地下站公共區(qū)正常照明由變電所兩段低壓母線分別供電，各帶50％ 照明負(fù)荷交叉配線。
一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷，除上述兩個電源外，再增設(shè)不問斷電源或蓄電池作為應(yīng)急電源。
二級負(fù)荷：由一路來自變電所的一段低壓母線的電源供電，當(dāng)變電所只有一路電源時，由低壓母聯(lián)斷路器切換供電。
三級負(fù)荷：由一路電源供電。當(dāng)變電所任一路電源發(fā)生故障時，自動切除該部分負(fù)荷。
2 動力設(shè)計
2．1 回路保護(hù)設(shè)計(表1)
 

 

注：1．通風(fēng)空調(diào)電控柜的電動機(jī)饋線回路應(yīng)根據(jù)具體情況分別裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)、斷相保護(hù)和低電壓保護(hù)；2．AFC設(shè)備、廣告照明、可移動電源插座及維修電源插座等設(shè)備的配電回路應(yīng)設(shè)漏電保護(hù)。
2．2 各回路測量表計設(shè)置(表2)
 

 

注：商業(yè)電源箱、銀行電源箱、民用通信電源箱等其他非地鐵用電設(shè)有功電度計量。
2．3控制和信號
(1)采用智能低壓控制系統(tǒng)采用智能低壓控制系統(tǒng)，通過采用多功能儀表、智能斷路器、PLC、通信管理器、智能I／O、總線等元器件把本站的各用電單元組成網(wǎng)絡(luò)，上傳給綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、參數(shù)設(shè)置、故障診斷，存儲打印報表等功能。減少了車站安裝控制電纜的數(shù)量，通過總線組網(wǎng)，使拓展和維護(hù)更方便快捷。
(2)通風(fēng)空調(diào)設(shè)備采用三級控制方式，即：控制中心控制、車控室控制和通風(fēng)空調(diào)電控室控制，并在現(xiàn)場設(shè)啟停按鈕。監(jiān)視信號包括設(shè)備狀態(tài)信號和事故信號。
(3)消防泵采用兩級控制方式，即就地手動控制、消火栓按鈕控制和FAS系統(tǒng)集中監(jiān)控。監(jiān)視信號包括設(shè)備狀態(tài)信號和事故信號。
(4)污水泵、廢水泵、雨水泵采用液位自動控制和就地手動控制方式。監(jiān)視信號包括設(shè)備狀態(tài)信號和事故信號。
(5)消防風(fēng)機(jī)、消防水泵等設(shè)備的電機(jī)保護(hù)在消防時其繼電保護(hù)只動作于信號。
(6)非消防電源分兩級切除，在變電所低壓柜饋出斷路器處通過分勵脫扣器切除或通過照明配電箱的配電回路的分勵脫扣器切除。
(7)在切除照明電源時，應(yīng)根據(jù)發(fā)生火災(zāi)的區(qū)域，局部切斷照明電源；當(dāng)整個車站發(fā)生火災(zāi)時或發(fā)生火災(zāi)的區(qū)域擴(kuò)大為整個車站范圍時，切除所有照明電源。
3 照明設(shè)計
3．1 照明種類
(1)地鐵車站照明分為正常照明(包括公共區(qū)正常照明、附屬房間照明等)、應(yīng)急照明(包括備用照明和疏散照明)、安全電壓照明(包括變電所電纜夾層照明、扶梯下檢修通道照明和站臺板下照明)、廣告照明等。公共區(qū)正常照明又分為一般工作照明和節(jié)電照明，兩者比例為1：1。公共區(qū)的疏散照明約占公共區(qū)總照明的1／10，作為常明燈，在夜間列車停運(yùn)后，供內(nèi)部人員通行和巡視時使用。
(2)備用照明設(shè)置于行車值班室、配電室、綜控室、通信機(jī)房、信號機(jī)房、售票室、變電所等重要場所。
(3)疏散照明由疏散照明燈、出口標(biāo)志燈、指向標(biāo)志燈及導(dǎo)流標(biāo)志組成。車站公共區(qū)的疏散照明是正常照明的一部分；在站廳、站臺的出口，車站通向站外的出入口處均應(yīng)設(shè)置出口標(biāo)志燈；在站廳、站臺、樓梯、通道及通道拐彎處附近，均設(shè)指向標(biāo)志燈。導(dǎo)流標(biāo)志設(shè)于車站內(nèi)沿疏散走道的地面上，采用蓄光型疏散標(biāo)志。
(4)變電所電纜夾層、站臺板下的照明采用36V安全電壓(潮濕場所采用24V)。
3．2 照度標(biāo)準(zhǔn)(表3)
 

 

3．3應(yīng)急照明
應(yīng)急照明電源系統(tǒng)向車站備用照明、疏散標(biāo)志燈(包括出口標(biāo)志燈)提供電源。在站廳、站臺層兩端配電室內(nèi)均設(shè)EPS電源，在兩路交流電源都失壓時，由EPS向應(yīng)急照明提供220／380V交流電源。EPS電源容量應(yīng)保證事故時連續(xù)供電時間不低于60min。
(1)應(yīng)急照明電源系統(tǒng)采用蓄電池逆變交流集中供電(EPS)，蓄電池容量按不小于1 h選擇。應(yīng)急照明電源裝置主要由EPS柜、交流柜、電池柜組成。
(2)應(yīng)急照明可以24h連續(xù)工作，公共區(qū)的應(yīng)急照明預(yù)留控制條件，平時不控。綜合監(jiān)控對車站應(yīng)急照明電源系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)視；設(shè)備、管理等附屬用房的應(yīng)急照明采用開關(guān)控制，在火災(zāi)事故時，由FAS系統(tǒng)強(qiáng)制接通應(yīng)急照明。
4 線纜選型與敷設(shè)
(1)低壓系統(tǒng)電力電纜電壓等級為0.6／1.0 kV；控制電纜電壓等級為0.45／0.75 kV。電纜選型的環(huán)境溫度為40℃ 。
(2)電纜除按載流量選擇截面外還要進(jìn)行短路電流熱穩(wěn)定、電壓降及保護(hù)設(shè)備配合校驗。
(3)地下車站選用低煙無鹵阻燃電線、電纜，消防時仍需運(yùn)行的設(shè)備選用低煙無鹵耐火電線、電纜。
(4)車站內(nèi)所有配電電纜沿電纜豎井、電纜橋架、電纜托架(站臺板下)敷設(shè)。同一路徑向一級負(fù)荷供電的雙路電源電纜，敷設(shè)在同一層橋架上時，應(yīng)用隔板隔開。
(5)所有電線穿保護(hù)管或線槽敷設(shè)，消防設(shè)備的配電線路應(yīng)采取防火保護(hù)措施。
(6)線纜穿越防火分區(qū)、樓板、墻體的洞口處要做必要的防火封堵；穿越人防段時應(yīng)按人防設(shè)計要求做封堵。
(7)線纜穿越伸縮縫、沉降縫時采取相應(yīng)的保護(hù)措施。
5 防雷及接地安全
(1)低壓配電系統(tǒng)采用TN—S接地形式，動力照明系統(tǒng)均為三相四線制配線，另設(shè)專用PE線。
(2)地鐵每個地下車站均采用共用接地裝置，接地電阻應(yīng)不大于0.5 Q。
(3)車站內(nèi)所有帶電設(shè)備的金屬外殼，金屬管線均采用安全接地。
(4)在車站變電所內(nèi)進(jìn)行建筑物的總等電位聯(lián)結(jié)。在車站照明配電室、水泵房、環(huán)控電控室、通風(fēng)空調(diào)機(jī)房、冷凍機(jī)房以及區(qū)間的水泵房、風(fēng)機(jī)房內(nèi)做局部等電位聯(lián)結(jié)。
(5)不間斷電源輸出端的中性線，必須與由接地裝置直接引來的接地干線相連接，做重復(fù)接地。
6 設(shè)備選型及安裝
設(shè)備選型應(yīng)滿足地鐵環(huán)境要求，技術(shù)先進(jìn)，生產(chǎn)工藝成熟可靠，結(jié)構(gòu)緊湊便于維護(hù)和安裝，并且經(jīng)過長期運(yùn)營考驗，性能穩(wěn)定能滿足技術(shù)要求和功能要求。
(1)所有的配電設(shè)備均采用防潮、防塵、防腐、防震產(chǎn)品。
(2)通風(fēng)空調(diào)電控室低壓開關(guān)柜采用抽出式成套開關(guān)設(shè)備。
(3)車站配電設(shè)備的防護(hù)等級為IP54，公共區(qū)的配電箱需加裝防護(hù)面板；分散安裝于泵房的動力配電箱的防護(hù)等級為IP65。
(4)車站照明采用高效節(jié)能光源和高效燈具，以T5型熒光燈為主，燈具自帶無功功率補(bǔ)償裝置，車站疏散指示燈采用LED光源。
三、結(jié)束語
該設(shè)計已通過北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司規(guī)劃設(shè)計部組織的專家評審。通過地鐵車站動力、照明系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，使車站的供、配電系統(tǒng)更加合理，最大程度地降低了能耗，節(jié)省了能源，使車站機(jī)電系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在一起，降低了工程的建設(shè)成本。
參考文獻(xiàn)：
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[3] GB502l7—94，電力工程電纜設(shè)計規(guī)范[S]．
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歡迎參閱光電技術(shù)論文，有關(guān)建筑照明的理論論述，本章涉及 電纜敷設(shè)，設(shè)備安裝選型，建筑節(jié)能照明

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