地铁车站动力及照明设计实例分析

地铁车站动力及照明设计实例分析
宋伟光
摘要：本文结合工程实例，阐述了某地铁车站线路负荷的分类，线缆及设备选型原则的方面，并分析了该线动力、照明系统的设计方法。
关键：地铁车站；动力；照明；降压变电所
概述
城市交通是保持城市活力最主要的基础设施,是城市生活的动脉,制约着城市经济的发展。展望21世纪的城市交通事业,给我们提出了更高要求。为了缓和与改善城市交通紧张的局面,重点发展以轨道交通为骨干的公共交通网络,积极引入具有大、中客运量的地铁和轻轨交通方式,这是势所必然的发展趋向。地铁车站照明负荷容量大,供电时间长,在地铁系统中照明的用电量仅次于通风空调、自动扶梯的用电量,因此优化照明配电设计,对节约能源、降低投资和运营成本、方便系统维护具有重要的意义。下文结合某地铁实际情况（全线长约42 km，设车站26座，8辆编组）对动力照明设计方案进行了优化。
二、方案设计
1动力及照明负荷分级及配电方式
1.1负荷分类及技术要求
根据《地下铁道设计规范》的要求，把地铁的用电负荷分为三级。
一级负荷：防排烟风机、废水泵、消防泵、防淹门、通信、信号、防灾报警、自动售检票系统、车站控制室、屏蔽门以及应急照明(含疏散指示照明)等用电以及区间的风机和水泵用电，由两路独立的电源供电，且为末端切换。应急照明电源在交直流屏上切换。
二级负荷：自动扶梯、电梯、普通风机、污才泵、一般照明、管理房及设备房照明等用电，由一路电源供电。当这路电源发生故障时，由变电月低压柜上的母线联络开关进行切换，以保证供电。(注：变电所为两路10kV电源各带一台变且器，低压侧为单母线分段，设母线联络开关。)
三级负荷：冷水机组及其配套的冷冻泵、冷却泵、冷却塔、茶水间热水器以及广告照明、清洁机械等设备用电，由一路电源供电，当这路电发生故障时，允许对这些设备停止供电。
1.2 供配电方式
一级负荷：通常情况下由两路来自变电所不同低压母线的电源供电，互为备用，在末端配电箱处自动切换。
地下站公共区正常照明由变电所两段低压母线分别供电，各带50％照明负荷交叉配线。
一级负荷中特别重要负荷，除上述两个电源外，再增设不问断电源或蓄电池作为应急电源。
二级负荷：由一路来自变电所的一段低压母线的电源供电，当变电所只有一路电源时，由低压母联断路器切换供电。
三级负荷：由一路电源供电。当变电所任一路电源发生故障时，自动切除该部分负荷。
2 动力设计
2．1 回路保护设计(表1)

注：1．通风空调电控柜的电动机馈线回路应根据具体情况分别装设过负荷保护、断相保护和低电压保护；2．AFC设备、广告照明、可移动电源插座及维修电源插座等设备的配电回路应设漏电保护。
2．2 各回路测量表计设置(表2)

注：商业电源箱、银行电源箱、民用通信电源箱等其他非地铁用电设有功电度计量。
2．3控制和信号
(1)采用智能低压控制系统采用智能低压控制系统，通过采用多功能仪表、智能断路器、PLC、通信管理器、智能I／O、总线等元器件把本站的各用电单元组成网络，上传给综合监控系统，实现远程控制、参数设置、故障诊断，存储打印报表等功能。减少了车站安装控制电缆的数量，通过总线组网，使拓展和维护更方便快捷。
(2)通风空调设备采用三级控制方式，即：控制中心控制、车控室控制和通风空调电控室控制，并在现场设启停按钮。监视信号包括设备状态信号和事故信号。
(3)消防泵采用两级控制方式，即就地手动控制、消火栓按钮控制和FAS系统集中监控。监视信号包括设备状态信号和事故信号。
(4)污水泵、废水泵、雨水泵采用液位自动控制和就地手动控制方式。监视信号包括设备状态信号和事故信号。
(5)消防风机、消防水泵等设备的电机保护在消防时其继电保护只动作于信号。
(6)非消防电源分两级切除，在变电所低压柜馈出断路器处通过分励脱扣器切除或通过照明配电箱的配电回路的分励脱扣器切除。
(7)在切除照明电源时，应根据发生火灾的区域，局部切断照明电源；当整个车站发生火灾时或发生火灾的区域扩大为整个车站范围时，切除所有照明电源。
3 照明设计
3．1 照明种类
(1)地铁车站照明分为正常照明(包括公共区正常照明、附属房间照明等)、应急照明(包括备用照明和疏散照明)、安全电压照明(包括变电所电缆夹层照明、扶梯下检修通道照明和站台板下照明)、广告照明等。公共区正常照明又分为一般工作照明和节电照明，两者比例为1：1。公共区的疏散照明约占公共区总照明的1／10，作为常明灯，在夜间列车停运后，供内部人员通行和巡视时使用。
(2)备用照明设置于行车值班室、配电室、综控室、通信机房、信号机房、售票室、变电所等重要场所。
(3)疏散照明由疏散照明灯、出口标志灯、指向标志灯及导流标志组成。车站公共区的疏散照明是正常照明的一部分；在站厅、站台的出口，车站通向站外的出入口处均应设置出口标志灯；在站厅、站台、楼梯、通道及通道拐弯处附近，均设指向标志灯。导流标志设于车站内沿疏散走道的地面上，采用蓄光型疏散标志。
(4)变电所电缆夹层、站台板下的照明采用36V安全电压(潮湿场所采用24V)。
3．2 照度标准(表3)

3．3应急照明
应急照明电源系统向车站备用照明、疏散标志灯(包括出口标志灯)提供电源。在站厅、站台层两端配电室内均设EPS电源，在两路交流电源都失压时，由EPS向应急照明提供220／380V交流电源。EPS电源容量应保证事故时连续供电时间不低于60min。
(1)应急照明电源系统采用蓄电池逆变交流集中供电(EPS)，蓄电池容量按不小于1 h选择。应急照明电源装置主要由EPS柜、交流柜、电池柜组成。
(2)应急照明可以24h连续工作，公共区的应急照明预留控制条件，平时不控。综合监控对车站应急照明电源系统的运行状况进行监视；设备、管理等附属用房的应急照明采用开关控制，在火灾事故时，由FAS系统强制接通应急照明。
4 线缆选型与敷设
(1)低压系统电力电缆电压等级为0.6／1.0 kV；控制电缆电压等级为0.45／0.75 kV。电缆选型的环境温度为40℃ 。
(2)电缆除按载流量选择截面外还要进行短路电流热稳定、电压降及保护设备配合校验。
(3)地下车站选用低烟无卤阻燃电线、电缆，消防时仍需运行的设备选用低烟无卤耐火电线、电缆。
(4)车站内所有配电电缆沿电缆竖井、电缆桥架、电缆托架(站台板下)敷设。同一路径向一级负荷供电的双路电源电缆，敷设在同一层桥架上时，应用隔板隔开。
(5)所有电线穿保护管或线槽敷设，消防设备的配电线路应采取防火保护措施。
(6)线缆穿越防火分区、楼板、墙体的洞口处要做必要的防火封堵；穿越人防段时应按人防设计要求做封堵。
(7)线缆穿越伸缩缝、沉降缝时采取相应的保护措施。
5 防雷及接地安全
(1)低压配电系统采用TN—S接地形式，动力照明系统均为三相四线制配线，另设专用PE线。
(2)地铁每个地下车站均采用共用接地装置，接地电阻应不大于0.5 Q。
(3)车站内所有带电设备的金属外壳，金属管线均采用安全接地。
(4)在车站变电所内进行建筑物的总等电位联结。在车站照明配电室、水泵房、环控电控室、通风空调机房、冷冻机房以及区间的水泵房、风机房内做局部等电位联结。
(5)不间断电源输出端的中性线，必须与由接地装置直接引来的接地干线相连接，做重复接地。
6 设备选型及安装
设备选型应满足地铁环境要求，技术先进，生产工艺成熟可靠，结构紧凑便于维护和安装，并且经过长期运营考验，性能稳定能满足技术要求和功能要求。
(1)所有的配电设备均采用防潮、防尘、防腐、防震产品。
(2)通风空调电控室低压开关柜采用抽出式成套开关设备。
(3)车站配电设备的防护等级为IP54，公共区的配电箱需加装防护面板；分散安装于泵房的动力配电箱的防护等级为IP65。
(4)车站照明采用高效节能光源和高效灯具，以T5型荧光灯为主，灯具自带无功功率补偿装置，车站疏散指示灯采用LED光源。
三、结束语
该设计已通过北京市轨道交通建设管理有限公司规划设计部组织的专家评审。通过地铁车站动力、照明系统的优化设计，使车站的供、配电系统更加合理，最大程度地降低了能耗，节省了能源，使车站机电系统有机地结合在一起，降低了工程的建设成本。
参考文献：
[1]牛玲娟 . 浅谈地铁车站照明设计. 《甘肃科技纵横》 2009年03期
[2] GB50052-95，供配电系统设计规范[S]．
[3] GB502l7—94，电力工程电缆设计规范[S]．
[4] GB50057—94，建筑物防雷设计规范[S]．