地鐵低壓配電系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化探討

龔宇

摘 要：地鐵的低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計工作專業(yè)性較強(qiáng)，且線路復(fù)雜，工作量大，需要不同的施工專業(yè)相互配合，否則不但會出現(xiàn)配電系統(tǒng)設(shè)計與用電設(shè)施參數(shù)不匹配的情況，還會出現(xiàn)質(zhì)量隱患，甚至導(dǎo)致安全事故，因此我們在進(jìn)行低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計工作時，一要保證技術(shù)人員具有較高水平的專業(yè)技能，二是要嚴(yán)格控制好工程施工的各個環(huán)節(jié)，從低壓配電系統(tǒng)工程的細(xì)處入手，認(rèn)真研究合理的優(yōu)化方案，保證地鐵低壓配電系統(tǒng)的效益最大化。

關(guān)鍵詞：地鐵；低壓配電系統(tǒng)；設(shè)計優(yōu)化

引言

低壓配電系統(tǒng)作為地鐵建設(shè)的重要內(nèi)容，對地鐵安全運行具有非常積極的意義。在當(dāng)前地鐵低壓配電系統(tǒng)設(shè)計的過程中人員要依照地鐵配電指標(biāo)實施對應(yīng)設(shè)置，要依照配電專業(yè)內(nèi)容實施對應(yīng)選取，從而提升配電設(shè)計的有效性和合理性，改善系統(tǒng)運行質(zhì)量，加速地鐵配電建設(shè)進(jìn)程。

1 地鐵低壓配電系統(tǒng)概述

地鐵的低壓配電系統(tǒng)即為地鐵車站內(nèi)的低壓負(fù)荷提供電力的系統(tǒng)，由于接入的電源電壓較高，需將十千伏的的高壓電變壓至380/220V 后通過低壓輸電線路連接至各個低壓負(fù)荷上，其范圍從低壓配電柜覆蓋至低壓負(fù)荷。為動力負(fù)荷提供電力的為動力系統(tǒng)，為地鐵站照明提供電力的為照明系統(tǒng)。地鐵站點的負(fù)荷可以按照對電力的重要性分為三個等級：一級負(fù)荷用電可靠性要求較高，需要雙電源供電以及雙回線路輸電，甚至還需要提供應(yīng)急電源，并不能供給其他的設(shè)施，如專用通信設(shè)備、信號設(shè)備、應(yīng)急照明設(shè)備、消防泵、廢水泵、雨水泵、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)備等；二級負(fù)荷較為重要，需要雙電源供電，輸電線路可以使用單回路，一般高擴(kuò)非消防疏散用自動扶梯、電梯、乘客信息系統(tǒng)、一般照明系統(tǒng)等；三級負(fù)荷相對來說重要性較低，在進(jìn)行地鐵低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計優(yōu)化時，應(yīng)當(dāng)對各類負(fù)荷的要求掌握清楚，以保障突發(fā)情況時的用電正常。

2 區(qū)間設(shè)備配電設(shè)計

地鐵區(qū)間設(shè)備低壓配電設(shè)計的過程中要從地鐵環(huán)境著手，依照地鐵車站區(qū)間長度及區(qū)間內(nèi)用電特征實施對應(yīng)設(shè)置，從而保證配電的有效性，提升配電系統(tǒng)運行效益。我國地鐵站區(qū)間長度多為1 km左右，地鐵中對低壓要求較高，需要配電設(shè)備能夠保證在220/380 V配電標(biāo)準(zhǔn)中正常運行，從而提升低壓配電系統(tǒng)效益。區(qū)間設(shè)備配電設(shè)計的過程中人員要全面控制好車站變電電源及配電扥分界點，要能夠保證低壓配電系統(tǒng)既能夠滿足配電需求，又能夠達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)，從而實現(xiàn)對地鐵低壓配電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的改善，降低工程造價，其具體配電設(shè)計內(nèi)容以下幾點。

（1）區(qū)間設(shè)備運行環(huán)境分析：在地鐵低壓配電系統(tǒng)中地鐵區(qū)間設(shè)備運行負(fù)荷容量一般較小，各項容量內(nèi)容遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于負(fù)荷狀況，系統(tǒng)設(shè)置與常規(guī)配電存在明顯差異。該體系由于配電內(nèi)容的限制在配置過程中可以同時安置多臺風(fēng)機(jī)和水泵，運行過程中由現(xiàn)場需求進(jìn)行合理選取。除此之外，地鐵低壓配電系統(tǒng)區(qū)間設(shè)備在配置的過程中多通過電動機(jī)完成各項負(fù)荷需求，其指標(biāo)多為一級負(fù)荷指標(biāo)，電壓負(fù)荷整體較低。這種電動機(jī)負(fù)荷狀況下，電動機(jī)起動電流明顯高于常規(guī)起動電流，有時甚至可以達(dá)到7倍以上，從而導(dǎo)致配電系統(tǒng)安全性大大降低。

（2）區(qū)間配電設(shè)計：設(shè)計過程中要首先對電動機(jī)起動符合進(jìn)行配置。可以通過將給予電動機(jī)上級斷路器瞬時脫扣器保證電流能夠與系統(tǒng)安全電流一致，達(dá)到對電流的控制和調(diào)節(jié)。上級斷路器瞬時脫扣器可以將電動機(jī)起動電流控制在正常電流的2～3倍之間，對系統(tǒng)安全狀況提升具有至關(guān)重要的作用。其次，設(shè)計過程中需要設(shè)計對應(yīng)長距離配電系統(tǒng)。本次設(shè)計中要依照地鐵低壓配電系統(tǒng)指標(biāo)將電壓壓降控制在5%左右，通過電纜截面調(diào)整、單項接地設(shè)置、開端過流保護(hù)等完成電壓調(diào)節(jié)，提升長距離安全性。必要時還可以在長電路中加入輔助器件，從而提升斷路器在單相接地系統(tǒng)中跳閘的可靠性。再次，要對電動機(jī)設(shè)備運行進(jìn)行設(shè)計，依照電動機(jī)負(fù)荷狀況對電動機(jī)進(jìn)行具體選擇。當(dāng)前地鐵低壓配電系統(tǒng)中多為多臺電動機(jī)共同運轉(zhuǎn)，這種狀況直接導(dǎo)致尖峰電流上升，造成啟動電流發(fā)生轉(zhuǎn)變。

3設(shè)備分析

區(qū)域配電的優(yōu)化應(yīng)當(dāng)根據(jù)各負(fù)荷的運行特點來差別設(shè)計，一級負(fù)荷中的雨水泵和主排水泵的啟動是依照水面高度來觸發(fā)的，具體應(yīng)當(dāng)啟動的泵的數(shù)量，是隨著水面高度的逐漸上升而依次啟動各臺泵，而水面高度的上升過程時間較長，每臺泵啟動間隔也較長，因此可以在斷路器選型時不按兩臺設(shè)備同時啟動的最大沖擊電流核算。防排煙風(fēng)機(jī)的啟動是由環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)來管理的，這套系統(tǒng)在監(jiān)測到需要啟動風(fēng)機(jī)的情況時，給所有的設(shè)備發(fā)出啟動指令，此時斷路設(shè)定值應(yīng)當(dāng)以電動機(jī)尖峰啟動電流之和來計算。

4 車站負(fù)荷的配電

4.1 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化

在不同的季節(jié)需要對地鐵站的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以增加人們出行時的舒適感，而空調(diào)系統(tǒng)因季節(jié)不同而功能不同，夏季氣溫較高，采用風(fēng)冷機(jī)組來降低環(huán)境溫度，冬季溫度較低，選取電暖氣來提高室內(nèi)溫度，這兩種裝置的負(fù)荷均為三級，電源可使用單電源供電方式，輸電線路可采用單回路方式，這兩種設(shè)施的負(fù)荷并不同時產(chǎn)生，因此可以考慮將其回路進(jìn)行合并，從而有效的減少了電纜用量和配電箱的使用個數(shù)，同時回路合并后，在冬季和夏季均可帶電運行，提高使用效率，防止潮濕的氣候?qū)﹂e置電纜的破壞。

4.2 照明系統(tǒng)的優(yōu)化

車站公共區(qū)配電一般多采用以車站中心里程為分界由左右兩端供電，這樣做便于維護(hù)和管理，但一般車站的變電所均設(shè)置于車站大端，由變電所供出電源至另一側(cè)再反向供應(yīng)公共區(qū)照明顯然存在一定的迂回，而站廳或站臺的公共區(qū)左右兩端一般同屬于同一個防火分區(qū)，又由工作照明、節(jié)電照明、應(yīng)急照明等電源箱分別交叉供電，所以從規(guī)范上、可靠性上均沒有拆分電源的必要，因此建議站臺長度較為標(biāo)準(zhǔn)的車站可以全部從某一段的配電室供電，這樣修改方案雖然從單個的地鐵車站來說，節(jié)約的成本并不顯著，但擴(kuò)大到一條地鐵線乃至整個地鐵網(wǎng)來看，其降低工程造價的作用還是很大的。

在進(jìn)行車站的照明系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠嬎銇泶_定照明燈具的安裝數(shù)，以合理控制地鐵車站用電量，并匹配配套的供電變壓器。在進(jìn)行計算時需要根據(jù)車站的面積和光源光通量計算出車站平均照度的上下限值及平均值，以確定燈具數(shù)量、負(fù)荷密度、照明變壓器容量。采用窮舉法求解，以保證車站照明系統(tǒng)和低壓配電系統(tǒng)合理匹配，并確保車站照明配電系統(tǒng)的投資和運行成本最小化。

結(jié)束語

目前在我國的大型城市尤其是一線城市均部署了地鐵交通網(wǎng)絡(luò)，以緩解城市交通的壓力，而在科技水平不斷提高，人民生活富裕，國家經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，人們對地鐵系統(tǒng)的乘坐舒適性和工程質(zhì)量的要求較高，因此各項功能較為完善，設(shè)置了諸多的用電設(shè)施，增加了用電負(fù)荷，這就需要提供大量的電力來支持，另一方面用電設(shè)施的安裝維護(hù)成本也越來越高，這就需要我們在進(jìn)行低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計工作中，有效的優(yōu)化設(shè)計，在保證工程質(zhì)量的前提下，降低工程成本。

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