地鐵低壓配電設(shè)計問題研究

李錦

摘要：地鐵是城市重要的有軌交通，而地鐵低壓配電系統(tǒng)為地鐵所有低壓負荷提供電能。保證地鐵低壓配網(wǎng)系統(tǒng)動力、照明、主排水泵、雨水泵、射流風(fēng)機、通信信號等設(shè)備配電的可靠、經(jīng)濟運行，是保證交通系統(tǒng)通暢的重要條件。但是由于地鐵內(nèi)部服務(wù)性的設(shè)備較多，運行工況相對比較復(fù)雜，因此在設(shè)計地鐵低壓配電系統(tǒng)時，應(yīng)注意設(shè)備的運行工況及其與其他設(shè)備之間的配合，這是進行地鐵配電系統(tǒng)設(shè)計的重要條件。

關(guān)鍵詞：動力配電;照明配電;主排水泵

一、地鐵動力配電系統(tǒng)的設(shè)計

1.1地鐵動力設(shè)備的復(fù)雜性

地鐵動力設(shè)備包括電機、風(fēng)機、水泵等，它并不是簡單的幾臺風(fēng)機、水泵、電梯，而是由多種系統(tǒng)如空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、運輸系統(tǒng)共同組成的。對地鐵動力配電系統(tǒng)的控制，不是簡單地進行啟動或者停止，而是集遠方/就地控制、BAS系統(tǒng)自動控制等于一身的復(fù)雜的控制。除此之外，還有對風(fēng)機、水泵及空調(diào)的自動調(diào)節(jié)控制。

1.2地鐵動力配電系統(tǒng)的設(shè)計要點

地鐵動力配電系統(tǒng)的設(shè)計，是從降壓變電所到各個動力用電設(shè)備。地鐵動力配電供電方式的設(shè)計，遵循以放射式供電為主、樹干式供電為輔的原則。對于大容量或重要的電力設(shè)備，最適合使用放射式供電方式;對于檢修電源等二、三級負荷，最適合使用樹干式供電方式。遵循這一原則，才能在配電系統(tǒng)發(fā)生故障時，將故障限制在最小范圍內(nèi)，以保證供電系統(tǒng)的可靠性。

二、地鐵照明配電設(shè)計

2.1照明分類和設(shè)置

照明的類型有一般照明、應(yīng)急照明、疏散照明、廣告照明等。地鐵站臺層這樣的公共區(qū)域以及出入口通道處，應(yīng)設(shè)計一般照明、應(yīng)急照明和廣告照明。對于消防泵房、照明配電室這樣的關(guān)鍵區(qū)域，需配置事故照明。地鐵站廳層、站臺層的北、南兩端設(shè)置照明配電室，對車站公共區(qū)、出入口通道的照明進行控制。區(qū)間照明則在區(qū)間隧道口設(shè)置照明總配電箱對其進行控制。對于每間照明配電室，可以設(shè)計2臺一般照明總箱，1臺應(yīng)急照明箱，1臺廣告照明箱，工作照明總配電箱的電源由降壓變電所兩段不同母線獲得，廣告照明總配電箱的電源由降壓變電所Ⅲ段母線獲得。事故照明總配電箱從蓄電池室獲得電源。車站公共區(qū)照明通過雙電源分組供電，實現(xiàn)交叉供電，這樣能夠保障任一段電源母線出現(xiàn)問題時，此層的照明仍然能夠滿足需要，避免出現(xiàn)所有場所全部失去照明的情況。車站設(shè)

備及管理用房的照明相對于公共區(qū)照明為獨立的系統(tǒng)，以免電源發(fā)生故障時互相造成影響。為應(yīng)對兩路電源同時發(fā)生故障的情況，特設(shè)置應(yīng)急照明，其電源由地鐵車站內(nèi)蓄電池室的直流屏進行供電。

2.2照明質(zhì)量和燈具選用

照明光源的技術(shù)指標包括光源的光效、壽命、顯色性等，地鐵照明的特點為：被照面積大、照明時間長、照度標準高、耗電量大、節(jié)能需求強，所以地鐵的照明光源應(yīng)具備光效高、壽命長等特點。除此之外，為了有利于視覺識別以及提高舒適感，對地鐵光源的顯色性也有要求。根據(jù)以上要求，從經(jīng)濟性、技術(shù)性上來評估，在地鐵的站廳層、站臺層這樣的區(qū)域所選擇的照明光源為熒光燈，如H型節(jié)能熒光燈，這種燈功率很小，但光通量卻很大，其壽命大大超過白熾燈。

地鐵車站照明屬于以功能為主的明視照明，在站內(nèi)采用均勻布置的方式。為了美觀，燈具的布置與建筑形式應(yīng)相互協(xié)調(diào)。對于無吊頂?shù)膱龊?，燈具采用吸頂式安裝;對于有吊頂?shù)膱龊希瑹艟卟捎们度胧?、半嵌入式安裝，從而使空間顯得更加整齊和美觀。

三、電動機負荷的配電設(shè)計

地鐵站內(nèi)的電動機負荷包括主排水泵、雨水泵和射流風(fēng)機等，它們具有以下特點：首先是負荷容量很小;其次，要按照實際情況來明確是單臺運行還是多臺同時運行;第三，全部屬于電動機負載，電動機的開始電流往往高達額定電流的7倍左右，啟動尖峰電流則為啟動電流的2倍左右，所以電動機負荷配電的上級斷路器脫扣器整定值大小是額定電流的14倍。出現(xiàn)單相接地短路的情況下，開關(guān)過流保護很難有效實現(xiàn)，需要于斷路設(shè)備上加裝附件，令上級斷路器可靠跳閘，但加裝附件會增加成本，減弱配電系統(tǒng)的可靠性，所以往往并不優(yōu)先考慮。電動機負載大多時間不會同時啟動，所以尖峰電流并不等于負荷額定電流之和的14倍。如果有N臺電機先后啟動，則其啟動尖峰電流的計算公式為：

式中，Imax為一組電動機啟動時的尖峰電流;P為一臺電動機的功率;cosφ為功率因數(shù)。

所以，對于N臺電動機供電的上級斷路器，其保護整定值Id只需要大于1.2Imax。因此，對于N臺電動機負荷，其上級斷路器的保護整定值Id與該負荷正常運行電流值的比值n為：

可見，對于一組N臺電動機運行的負載，設(shè)備數(shù)量越多，斷路器瞬時的脫扣整定值大小就和額定電流大小越接近。電動機不同時啟動，有利于校驗過流保護來兼作接地保護的靈敏性。在這種工況下，保護靈敏性校驗不滿足，才考慮增加斷路器附件，從而減少了在斷路器上設(shè)置附件的數(shù)量，對降低投資、提高配電系統(tǒng)可靠性均有好處。

地鐵區(qū)間的主排水泵、雨水泵是否運行，以及啟動單臺還是多臺水泵，是根據(jù)實際水位情況來確定的。而地鐵內(nèi)的水位改變不會十分迅速，因此水泵電動機一定不會同時啟動。而射流風(fēng)機由環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）控制，極有可能啟動多臺風(fēng)機，一定要依據(jù)全部電動機一起啟動運算電動機啟動尖峰電流的大小，來選擇是否增加斷路器附件。

四、結(jié)語

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)進程。

參考文獻：

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（作者單位：武漢新業(yè)人力資源服務(wù)有限公司）