淺談城市軌道交通高架車站低壓配電系統的設計

高典璞

（北京中外建建筑設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的設計

高典璞

（北京中外建建筑設計有限公司西北分公司，陜西西安710075）

本文關注城市軌道交通高架車站低壓配電（又稱動力照明）系統的設計，城市軌道地鐵地下車站與高架車站在設計上有所區別，本文分別從地鐵高架車站低壓配電系統的變電所設計方案、動力設計方案、照明設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計思路，為地鐵高架車站低壓配電系統設計人員的提供一定參考。

地鐵低壓配電系統高架車站

近幾年來，城市軌道交通在我國得到了較快發展，目前進入了地鐵建設的快速期，但由于地下車站的建設造價高，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）中有很大的區別，本文就高架車站低壓配電系統的設計內容進行說明，為其它同行提供設計思路和共同探討。

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，為路中三層側式高架車站，車站全長118米，標準段寬度21.6m，有效站臺長度114m，側式站臺寬為7.2m。

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

1.2主要設計原則

（1）低壓配電與照明系統設備容量按近期最大負荷設計，并考慮一定的裕量。

（2）低壓配電與照明系統的設計應安全可靠、經濟適用，技術先進，操作方便并具有一定的靈活性。

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

（4）自變壓器二次側至用電設備之間的低壓配電級數不宜超過三級。

（5）電氣設備電壓波動范圍：電氣設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%，區間照明為+5%～-10%。大電機起動時，降壓變電所或環控電控室低壓母線電壓降不大于10%。

（6）貫徹實施國家有關節能規定，在設計中應采用節能效果好的設備和采取必要的諧波治理措施。

2　變電所設計方案

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：應急照明、變電所操作電源、FAS（火災自動報警系統）、消防系統設備、消防電梯、通信系統設備、SIG（信號系統）、PSCADA（電力監控系統）、ISCS（綜合監控系統）、AFC（自動售檢票系統）、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、普通風機及其風閥、污水泵、電梯、自動扶梯、區間維修電源等。

（3）三級負荷：空調制冷及水系統設備、廣告照明、清潔設備、電熱設備等。

2.2變電所低壓配電設計

本站在車站重負荷端左端首層設一座牽引降壓變電所，負責整個車站及相鄰兩側半個區間的供電。

（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，設母聯斷路器，兩段母線分別由兩臺變壓器供電，每段母線下設三級負荷母線段及三級負荷總開關。

（2）控制與信號。變電所0.4kV低壓進線開關、母聯開關及三級負荷總開關控制與信號納入車站電力綜合監控系統，設現場和集中遙控兩種控制方式。各饋出回路設現場控制。

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

通過智能低壓元件實現變電所回路（主要包括進線、母聯、三級負荷總開關）的測量、控制、監視等功能，實現對變電所各饋出回路運行狀態的監視功能，并將數據上傳至SCADA。

3　動力設計

3.1動力配電系統與配電方式

（1）動力設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設兩面一二級負荷動力箱，為各自供電范圍內的一二小動力負荷供電。

（4）區間每隔100米及道岔處設置動力檢修插座箱一套。每個動力檢修插座箱的容量為20kW，箱內設漏電保護開關，防護等級IP65。回路的供電容量按同時只有一個動力檢修插座箱使用計算。

3.2保護及測量

（1）配電線路和設備設置短路、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，其過負荷保護應作用于信號而不應作用于切斷電路。

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

（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系的配電箱均設有電度表。

3.3控制和信號

各類動力設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、中央級以及線網級）。不同的設備類型，其控制和管理的等級也有所不同。

比如通風空調系統的各類設備，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。

一些消防相關的設備比如消防泵、消防電梯、出入口扶梯等，由于需要看到現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場就地控制。但消防設備的狀態非常重要，一般要納入中央級以及線網級的管理中，因此，此類設備應為兩級控制，三級管理。

4　照明設計

車站照明分為工作照明、節電照明、應急照明、導向標志照明、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、節電照明和廣告照明均可為車站提供照度，因此，在布置時，應將廣告照明作為工作照明，其照度一同計算在照度中。節電照明與工作照明相互間隔布置，節點照明的照度應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、自動售檢票設備安裝處設置節電照明。

應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、附屬用房區的通道等處設置疏散照明和疏散指示標志。

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

應急照明應均勻地布置在公共區內，但在上下行扶梯和步行梯口、自動售檢票設備安裝處附近應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米的風道、事故風道、進人電纜通道設置交流36V安全特低電壓照明。

4.2照明控制

（1）車站公共區照明由車站控制室控制、配電室控制兩級控制。并將公共區照明、廣告照明按照節電要求納入環境與設備監控系統（BAS）控制。

（2）車站區間疏散指示照明采用智能疏散控制系統，火災時，根據火災部位自動調整疏散指示燈的指向。

（3）設備管理用房照明采用開關就地控制，其中應急照明采用雙控開關控制。

4.3應急照明電源

每層設置的EPS裝置室均與同側的照明配電室合用，負責車站該側應急照明配電。本站共設五處照明EPS裝置室。應急照明電源設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。應急照明的EPS裝置容量在事故狀態下應滿足不少于1.5小時的用電要求。附屬房間應急照明采用就地控制，設置雙控照明開關。火災時應急照明不受此照明開關控制，FAS專業可以強制啟動應急照明。

5　防雷、接地及安全

本站設置綜合接地網，接地電阻≤0.5歐。強弱電設備工作接地、防雷接地、保護接地共用統一接地裝置。

高架站設建筑防雷保護。車站屋面上的所有金屬突出物均應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、信號系統、火災自動報警系統等弱電系統設防雷電磁脈沖的過電壓保護。

［1］GB50157-2003.地鐵設計規范［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.智能低壓配電系統在地鐵中的應用分析［J］.電子世界，2014（17）.

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

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

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