地鐵車站低壓配電設計分析

摘 要：當今社會，由于社會交往的日益頻繁和各行各業的飛速發展，使得交通壓力在城市化進程中不斷加快，在城市經濟發展水平不斷提升的同時不斷加大。現如今在大城市，得益于阻礙因素極少和運行速度快以及經濟顯著突出等優勢，地鐵這種交通方式的受歡迎程度正在不斷升高。地鐵服務的安全性和完善性也成為相關工作人員對地鐵的運行環境加以努力提升的重點。而低壓配電系統堪稱地鐵車站血脈，與車站運維及乘客人身安全密切相關。

關鍵詞：地鐵車站；低壓配電系統；設計分析

引言

為了對日益緊張的地面交通問題逐步地加以解決，不少城市正積極籌資修建軌道交通。對于地鐵供電網絡來說，其全方位的服務功能的承擔者通常為地鐵低壓配電系統。其原因在于，若是將電動車組不考慮在內，為地鐵低壓負荷提供電能的一切任務都是地鐵低壓配電系統所予以承擔的，地鐵全部的動力照明設備配電要在這樣的系統之下，既經濟和有效，又可靠和安全。本文以設備負荷使用功能得以充分的發揮為前提，將建設的投資予以盡可能地節省為原則，綜合分析地鐵車站低壓配電設計方案。設備材料的使用壽命，在配電系統的使用效率得以提升的同時，也將大幅度地提升。特別值得一提的是，用電點分散而多是地鐵車站重要的特征。因此，設計方案要做到分層次和逐點以及局部地實施。在對具體的工程項目加以剖析的基礎上，本文對地鐵車站低壓配電設計的思路加以詳細說明。

一、地鐵低壓配電系統介紹

地鐵車站中合理運用低壓配電系統能夠有效節省電能供應，并為地鐵運行提供安全、穩定的供電保障。地鐵車站通常每站設置一個牽引降壓混合變電所，為車站及相鄰半個區間的動力照明負荷提供電源。在車站兩端分別設置一個環控電控室和應急照明電源室，在車站每層兩端各設置一個照明配電室。如此，相關負荷得以合理配電，相關設備的運行動力在此前提下得以正常的供應，地鐵照明等設備也就可以在正常的運行方面受到充分保障。

地鐵車站變電所主接線通常采用單母線分段運行，正常情況下，兩臺動力變壓器同時運行，母聯分段開關斷開。當一臺變壓器故障時，三級負荷總開關斷開，母聯開關自動投入，由一臺變壓器向兩段母線上的一、二級負荷供電。環控電控室一級負荷采用單母線分段的接線方式，二級負荷母線采用單母線接線方式。

若是以重要性對地鐵系統的電力實施負荷劃分活動，我們可以得到下述的三個等級：

二、設備選型及安裝

（一）插座與配電箱的選型與安裝

插座選用帶保護線觸頭的普通型，潮濕場所可選用密封或保護型，用兩孔三孔插接連體產品。男女衛生間、茶水間、廢水泵房、污水泵房等潮濕場所的插座安裝高度為1.5米。熱水器用插座，樁高2.3米。信號設備室、專用通信設備室等有防靜電地板的房間，插座安裝高度距防靜電地板0.3米。其它場合插座安裝高度為0.4米。插座靠近可燃物時，應采取隔熱、散熱等防火措施。

設備管理區配電箱箱體安裝高度為箱底距地1.3米；變頻器柜落地安裝，柜下設300mm高的基礎鋼支座；出入口箱體及站廳層公共區AFC切換箱均為嵌墻安裝；AFC切換箱安裝位置需與AFC專業協調確定。壁式安裝的配電箱與墻壁之間應采用金屬膨脹螺栓連接。

（二）電纜的選擇與敷設

所有電線、電纜均選用低煙、無鹵、阻燃型，火災時仍需運行的設備電源電線、電纜選用低煙、無鹵、阻燃、耐火型。控制電纜均選用無鹵低煙阻燃耐火屏蔽控制電纜。電纜的絕緣等級為1kV，電線的絕緣等級為0.45/0.75kV。所有電纜的阻燃性能均不低于B1級。

變電所的饋出電纜沿橋架敷設至設備旁穿鋼管引下，配電箱或切換箱饋線一般采用穿鋼管敷設，在管線較多時可以改走金屬線槽。敷設的橋架采用封閉式或梯形金屬電纜橋架。主備用配電回路、控制電纜中間用防火隔板分隔，且消防負荷電纜和非消防負荷電纜獨立線槽敷設。

消防設備用電線明敷設時（含吊頂內），應穿金屬導管或采用封閉式金屬橋架保護，所穿金屬導管或封閉式金屬橋架應采取防火保護措施（涂刷2遍防火涂料）；暗敷設時，將穿管敷設在不燃燒體結構內，且保護層的厚度不應小于30mm。所有與消防有關的須穿導線的導管全部用金屬管，敷設在同一電纜井內時應分別布置在電纜井的兩側。

（三）施工安裝注意事項

消防配電設備應采用紅色文字標識。配電線路穿越兩側墻面的伸縮縫、沉降縫處需采用防水阻燃可撓金屬軟管作連接處理；電纜橋架、大型金屬線槽穿越伸縮縫、沉降縫時，兩側支架、吊架或托架應留活動位，并設墊片。

配電管線過防火墻、建筑設備區時，必須作防火封堵，防火封堵按裝修分冊相應圖紙要求施工，防火封堵的耐火極限不應低于貫穿部位構件如建筑物墻、樓板等的耐火極限，且不應低于1h，其燃燒性能、理化性能和耐火性能應符合現行國家標準《防火封堵材料》GB 23864的規定，電纜在進出車站的預埋套管處做好防水封堵處理。

照明配電室內除本專業設計的照明配電箱、動力配電箱外，還有BAS系統等系統的控制箱。施工單位應根據到貨配電箱及相關專業控制箱的箱體尺寸大小合理調整安裝位置及高度。電纜橋架、母線槽過墻或樓板、穿線鋼管過防火墻應做好防火封堵。配電柜內電纜出線端應做好防火封堵。電氣設備安裝前后均需認真地檢查試驗，確認無誤后，方可送電試用。

三、車站負荷的配電分析

（一）通風空調系統的配電設計

溫度的定期調節，在地鐵系統是非常重要的。其調節的最重要依據即為自然界氣候的變化。其原因在于：氣候條件的不同，使得空調系統所發揮的功能各不相同。這方面的典型即為冬天和夏天這兩個重要的季節。前者必須將溫度加以提升，而后者則要做到對環境溫度下降的有力促進。通常采用智能化低壓開關柜對通風空調設備和消防水管環路中的電動蝶閥實現智能化控制，風機回路設置電動機保護控制模塊或設變頻器、軟啟動器，以實現對電動機過載、過流不平衡、接地、斷相故障、電機堵轉、電機過熱等保護，并能檢測一次電流值，同時完成風機的BAS、環控電控室、就地三級監控。每臺柜的電動閥采用一個帶通信接口的智能I/O或小型PLC、由其實現對風閥、蝶閥的監控。

（二）照明系統的配電設計

公共區、出入口通道照明按照一級負荷配電，通常在每個照明配電室設兩個總照明配電箱，電源分別引自變電所內的兩段不同母線，兩個照明配電箱交叉向公共區工作照明、節電照明供電。車站公共區及出入口通道照明中，工作照明占1/2，節電照明占1/2，兼作過街通道的地鐵通道，在工作照明和節電照明配電箱的對應回路設電表。廣告照明按照三級負荷配電，在照明配電室設置廣告照明配電箱，為各公共區域及出入口通道廣告照明負荷供電。車站公共區設置疏散指示系統。在車控室設置系統主機，在站廳層照明配電室設置系統分機。

四、實例分析

（一）工程概況分析

長度約為26.817km，全程都為地下線敷設方式施工的地鐵某號線的第一期工程所設置的車站為11座。就這個標段的低壓配電與照明系統工程項目而言，所要達到的目標即為將低壓電源向著這些方面的全部的用電設備予以提供：一是標段的各個車站；二是每一個車站間的相鄰的半個區間。

（二）低壓配電深化設計及施工

1.配電房深化設計

在地鐵車站，無論是什么專業系統，其運行都是以配電的存在為基本前提的。而工地施工也會因為配電房每一個方面的合理布局而得到很大的便捷度。

（1）整個設計階段，現場配電箱的厚度和高度的統一是以有效的深化措施的有力采取為前提的。在完全依照圖紙敷設線路的情況下，配電房一定會出現空間局促的狀況。燈具安裝之后的空間，會因為線路與弱電系統橋架和風管的交叉而顯得特別狹小。

因此，先期的深化布置對于施工中的配電房來說是非常重要的。就后續的業主而言，在沖突消除和施工方便以及整體布局的簡潔美觀得以確保的情況下，其運維就能夠得到前期施工所帶來的極大方便。

（2）對于配電房的深化，要在切合實際的種種措施采取的情況下得以順利地進行。這之中，既有對成套配電箱廠家的要求：以元器件數量和規格的差不多為基本前提，配電箱一定要依照一樣的規格安排生產，以確保使用整齊統一的產品。在配電房的布置方面，一定要在廠家配電箱圖紙的深化結束的情況下進行施工安排。也就是說，對于電箱的尺寸，施工單位一定要將其作為最重要的依據。在貼墻的前提下，橋架一定要做到在配電室之中沿著配電箱的兩個部位予以安裝：一是上部，二是下部。

在配電房，相關的布局得益于采取各種各樣的優化措施。在借助于BIM實施了三維建模的情況下，施工管理者把深化圖紙下發至班組并督促其嚴格執行。這樣，完工后整體效果就顯得既美觀又簡潔了。

2.電氣火災監控系統和消防電源監控的深化設計

電氣火災監控系統應具備對電氣線路及設備中的剩余電流等電氣參數等系統進行采集、分析、判斷，同時可發出報警信號等功能。電氣火災監控系統能對低壓柜饋線回路的剩余電流、饋線接頭過熱、母線過熱等所引起的火災進行實時、全面的監測，確保電氣設備正常有序地運行，避免或降低災害情況下造成的人員和財產損失。

地鐵車站電氣火災監控系統監控主要對象為車站及區間變電所0.4kV低壓開關柜饋出回路的剩余漏電、車站及區間變電所0.4kV低壓開關柜開關饋線接頭的溫度。對于低壓饋線回路剩余電流的探測，應采用剩余電流式電氣火災探測器。對于進線、母聯、環控電控室饋線開關、三級負荷總開關等饋出回路采用點測溫式電氣火災探測器。

在系統主機功能存在大小差異的情況下，消防電源的監控系統會出現各自不同的狀況。這就使得消防電源中繼控制器一定要根據情況適時地增加：一方面，就每一條的回路而言，其所控制的點位因其廠家的不同而各不相同；另一方面，線路的長度也是各不相同。因此，在線路長度或者控制點位最大的值超過的情況下，電源中繼控制器就一定要做到對信號傳輸不衰減的確保。

3.接地系統的深化設計

地鐵車站一般采用TN-S接地保護系統，動力設備的外露導電部分（配電箱、切換箱、控制箱、保護鋼管、電纜橋架等）均與PE線可靠連接接地。所有開關設備、變壓器、整流器、互感器等均采用無油產品。PE線與N線嚴格分開。

所有斷路器選擇均應保證開斷電流能力滿足需要，選擇并設有防止誤操作聯鎖等措施，確保設備和人身安全。出入口飛頂及高風亭一般按第三類防雷建筑物設防，防雷專設接地網接地電阻不大于10Ω。除地面配電線路的配電箱內，須按《建筑物防雷設計規范》（GB 50057-2010）的要求裝設電涌保護器。

電纜橋架應可靠接地，按照規范要求敷設接地扁鋼作接地干線，應將每層橋架的端部用軟銅線聯接和接地干線相接，長距離的電纜橋架隔30米～50米接地一次。支吊架與橋架連接處應可靠接地并防止電化腐蝕。接地干線與公共區環形接地體的連接處不少于兩處。對與電梯相關的所有電氣設備及導管、線槽的外露導電部分應可靠接地，電梯的金屬構件應采取等電位聯結的要求。

結語

地鐵車站低壓配電設計是地鐵車站設計的核心，要求設計者明確動力配電基本原則，照明系統如何科學地布置燈具才能使舒適度達到最大值，應急照明系統如何在發生危害時讓人員安全短距離逃生，如何配合其他專業完成電力供給等等。地鐵車站低壓配電是對設計人員專業知識的綜合應用，本文將理論和實際相結合，希望對相關人員有一定幫助。

參考文獻：

［1］北京城建設計研究總院有限責任公司，中國地鐵工程咨詢有限責任公司.GB50157-2013地鐵設計規范［S］.北京：中國建筑工業出版社，2013.

［2］中國聯合工程公司.GB50052-2009供配電系統設計規范［S］.北京：中國計劃出版社，2010.

［3］中機中電設計研究院有限公司.GB50054-2011低壓配電設計規范［S］.北京：中國計劃出版社，2012.

作者簡介：陳靜（1996-），女，漢族，安徽全椒人，本科，助理工程師，研究方向：建筑電氣。