西安軌道交通消防站供電方案

魏 海 洋

(中鐵第六勘察設(shè)計院集團有限公司, 天津 300308)

0 引 言

消防站工程為特殊的公共建筑項目。隨著我國城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展,為軌道交通系統(tǒng)服務(wù)的消防站更有其特殊地位和可靠性要求[1-4]。

1 項目概況

西安市軌道交通消防大隊消防特勤站工程建設(shè)項目位于西安地鐵四號線航天城車輛段地塊主出入口東側(cè),共計4個建筑單體,主要包括特勤消防站綜合樓、食堂、門衛(wèi)和消防訓(xùn)練塔,總建筑面積約為5 860 m2。該項目完善西安市城市軌道交通系統(tǒng)消防基礎(chǔ)設(shè)施,提高軌道交通消防滅火救援能力。消防站總平面圖如圖1所示。

圖1 消防站總平面圖

該項目建設(shè)主要滿足西安市軌道交通系統(tǒng)的消防需求,并服務(wù)于周邊7 km2轄區(qū)。工程供電方案的選取既要考慮消防站工程自身的特點,還應(yīng)結(jié)合軌道交通系統(tǒng)的重要性進行綜合比較分析,選出既能滿足供電功能要求,又兼顧可靠性、可維護性、經(jīng)濟性的方案。

2 供電方案

根據(jù)GB 51054—2014《城市消防站設(shè)計規(guī)范》[1]規(guī)定,并結(jié)合該站建筑室外消防用水量大于25 L/s的情況,消防控制、應(yīng)急照明、排煙風(fēng)機等消防用電和通信室、車庫卷閘按二級負荷考慮,其余普通照明、空調(diào)等按三級負荷考慮。經(jīng)統(tǒng)計,負荷總計算容量為300 kW,其中二級負荷為50 kW。

根據(jù)該工程特點,結(jié)合周邊電源情況等因素綜合分析研究,共有4種供電方案可供選擇。

2.1 方案一

據(jù)電源調(diào)查,消防站的周邊有一座雙電源供電的35 kV航天城車輛段牽引降壓混合變電所變配電所,35 kV高壓柜有預(yù)留間隔,距離約為300 m。供電方案為接引兩路高壓35 kV電源,互為備用,并設(shè)置成套箱式變壓站1臺,對二級負荷進行末端ATS雙電源切換配電。方案一供電系統(tǒng)如圖2所示。

方案一有如下特點:

(1) 可靠性高。根據(jù)規(guī)范規(guī)定,二級負荷只要求有雙回路供電即可,由于該消防站服務(wù)于軌道交通系統(tǒng),可提高標(biāo)準(zhǔn),按一級負荷的標(biāo)準(zhǔn)進行配置,即接引兩路獨立的高壓雙電源進行供電,可靠性高。

(2) 可維護性好。方案中高壓柜、成套箱式變電站、配電箱柜及高低壓電纜都為普通電氣產(chǎn)品,正常維護即可,不需要在平時特殊檢修。

(3) 經(jīng)濟性差。方案需要在高壓電源變電站配置35 kV GIS高壓柜共2臺(25萬元/臺),內(nèi)含2套高低壓柜及2臺250 kVA變壓器的成套箱變共1臺(95萬元/臺),高壓電纜直埋敷設(shè)600 m(100萬元/km),投資共計約為205萬元。

2.2 方案二

據(jù)電源調(diào)查,消防站周邊的35 kV航天城車輛段牽引降壓混合變電所變配電所;變配電所內(nèi)低壓柜也有0.4 kV預(yù)留回路和容量。供電方案為接引一路高壓35 kV主電源,一路0.4 kV備用電源,并設(shè)置成套箱式變壓站1臺,對二級負荷進行末端ATS雙電源切換配電[5-6]。方案二供電系統(tǒng)如圖3所示。

方案二有如下特點:

(1) 可靠性高。同方案一的分析,按一級負荷標(biāo)準(zhǔn)進行配置,即接引兩路獨立的高低壓雙電源進行供電,可靠性高。

(2) 可維護性好。可維護性同方案一。

圖3 方案二供電系統(tǒng)

(3) 經(jīng)濟性較好。方案需要在高壓電源變電站配置35 kV GIS高壓柜1臺(25萬元/臺),內(nèi)含1套高低壓柜及1臺400 kVA變壓器成套箱變共1臺(50萬元/臺),高壓電纜直埋敷設(shè)300 m(100萬元/km),低壓電纜直埋敷設(shè)700 m(30萬/km),投資共計約為126萬元。

2.3 方案三

電源調(diào)查同方案二。供電方案為接引一路高壓35 kV主電源,在消防站內(nèi)設(shè)置1臺三相混合型EPS做為備用電源,對二級負荷進行末端ATS雙電源切換配電。方案三供電系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 方案三供電系統(tǒng)

方案三有如下特點:

(1) 可靠性較高。電源一路接引自地鐵高壓電網(wǎng),一路來自于自備EPS。由于為消防站供電的主電源回路可靠性高,EPS做為備用電源,電池配置只考慮高壓檢修時間,一般不超過6 h,但一旦出現(xiàn)極端情況,故障短時難以修復(fù),備用電源存在時間不足的風(fēng)險,故可靠性較高。

(2) 可維護性較好。方案中高壓柜、成套箱式變電站、配電箱柜及高壓電纜都為普通電氣產(chǎn)品,正常維護即可,但三相混合型EPS電池配置多,日常需要對電池進行維護。

(3) 經(jīng)濟性較差。該方案主電源同方案二,備用電源為1臺75 kW三相混合型EPS,電池按150 Ah配置(35萬元/臺),電池一般壽命按5年考慮,初期投資共計約為140萬元,每5年需要重新更換電池,每次需花費約為20萬元。

2.4 方案四

電源調(diào)查同方案二。供電方案為接引一路高壓35 kV主電源,在消防站內(nèi)設(shè)置1臺柴油發(fā)電機做為備用電源,對二級負荷進行末端ATS雙電源切換配電。方案四供電方案如圖5所示。

圖5 方案四供電系統(tǒng)

方案四有如下特點:

(1) 可靠性較高。電源一路接引自地鐵高壓電網(wǎng),一路來自于柴油發(fā)電機,但由于柴油發(fā)電機與電網(wǎng)電源相比存在穩(wěn)定性的缺點,故可靠性較高。

(2) 可維護性較好。方案中高壓柜、成套箱式變電站、配電箱柜及高壓電纜都為普通電氣產(chǎn)品,正常維護即可,但柴油發(fā)電機需要對進行特殊維護。

(3) 經(jīng)濟性好。該方案主電源同方案二,備用電源為1臺100 kVA柴油發(fā)電機(12萬元/臺),投資共計約為117萬元。

3 綜合分析

消防站供電方案性能比較如表1所示。

表1 消防站供電方案性能比較

從表1可知,4種方案的供電方式都可以滿足消防站用電負荷等級的配電要求,從專業(yè)技術(shù)角度,方案一和方案二的可靠性和可維護性最好,方案三最容易配置,方案四的經(jīng)濟性最好,各種方案各有特點和優(yōu)勢。

通過對消防站的供電方案分析研究,結(jié)合軌道交通消防站的服務(wù)對象的重要性等級,若軌道交通供電系統(tǒng)采用集中供電方式,35 kV或10 kV變配電所高壓柜間隔充裕的地區(qū),兩路獨立電源容易取得,推薦采用方案一或者方案二,相當(dāng)于具備一級負荷的供電能力,可靠性高[7-8]。對于電網(wǎng)不發(fā)達,軌道交通供電系統(tǒng)采用分散供電方式,兩路電源不容易獲取的區(qū)域,若環(huán)境噪聲敏感,且為了配置方便,可采用方案三;若環(huán)境噪聲不敏感,可選用方案四,經(jīng)濟性好。

4 結(jié) 語

通過4種方案的分析可知,消防站供電方案的選取應(yīng)結(jié)合具體工程的特點,綜合各種因素進行分析。