城市軌道交通中低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

朱蔭菊，路 飛

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

0 引 言

軌道交通是國家未來重點(diǎn)投資的基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域，2016年以來國家出臺(tái)了多項(xiàng)重點(diǎn)發(fā)展軌道交通的產(chǎn)業(yè)政策。國家發(fā)改委將審批軌道交通城市人口門檻從300萬下調(diào)到150萬人，軌道交通設(shè)計(jì)的市場(chǎng)需求總量將迎來快速增長(zhǎng)。我院自2010年參與城市軌道交通行業(yè)設(shè)計(jì)以來，共參與了六條線共計(jì)13站9區(qū)間的設(shè)計(jì)。并于2021年取得了綜合甲級(jí)設(shè)計(jì)資質(zhì)。設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括：(1)動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)；(2)照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)；(3)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；(4)接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

1 負(fù)荷分級(jí)及供電原則

一級(jí)負(fù)荷：主要包括地下車站公共照明、報(bào)警系統(tǒng)供電、消防系統(tǒng)供電、通風(fēng)系統(tǒng)供電、通信系統(tǒng)供電、綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)供電及其它子系統(tǒng)供電等。

供電原則：一級(jí)負(fù)荷應(yīng)采用兩路獨(dú)立供電電路進(jìn)行冗余供電，并能夠通過配電箱對(duì)雙路電源進(jìn)行可靠切換。為保證公共區(qū)域普通照明燈具的不間斷供電，應(yīng)采用兩路電源交錯(cuò)供電的模式，當(dāng)一路電源斷電時(shí)，可起碼保證一半的普通照明燈具正常工作。在一級(jí)負(fù)荷中，應(yīng)急照明屬于特種負(fù)荷，除了需要配置雙路電源供電電路外，還需要配置EPS系統(tǒng)，保證兩路電源在切換時(shí)不會(huì)有照明的閃爍[1-2]。

二級(jí)負(fù)荷：車站內(nèi)管理用房?jī)?nèi)的普通照明、普通風(fēng)機(jī)、普通閥門、垂直電梯、普通扶梯等負(fù)荷屬于二級(jí)負(fù)荷。供電原則：二級(jí)負(fù)荷要求進(jìn)行雙路電源供電，但不要求在末端進(jìn)行雙路電源切換，只需在變電站進(jìn)行母線的分段切換來完成供電電路的轉(zhuǎn)換。

三級(jí)負(fù)荷：將不在一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷范圍內(nèi)的供電設(shè)備歸結(jié)為三級(jí)負(fù)荷。三級(jí)負(fù)荷具有在斷電時(shí)不會(huì)影響車站的正常營(yíng)運(yùn)的熱電。供電原則：三級(jí)負(fù)荷在供電系統(tǒng)聽電視應(yīng)進(jìn)行切除，切除方式可選擇自動(dòng)切除或手動(dòng)切除。

2 動(dòng)力配電

配電原則：應(yīng)主要采取方式式供電模式，同時(shí)輔以樹干式供電模式進(jìn)行補(bǔ)充。

(1)通風(fēng)空調(diào)設(shè)備的配電及控制

通風(fēng)空調(diào)電控柜配置在車站兩側(cè)的空調(diào)電控室內(nèi)，主要完成對(duì)通風(fēng)電機(jī)設(shè)備及管道的供電與控制。另外，消防專用風(fēng)機(jī)單獨(dú)設(shè)置在車控室內(nèi)，并對(duì)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和故障信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。當(dāng)發(fā)生過載、跳閘等故障事件時(shí)，會(huì)自動(dòng)進(jìn)行電路保護(hù)。正常通風(fēng)和火災(zāi)救援兼用的風(fēng)機(jī)由控制室進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和控制，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，僅輸出報(bào)警信號(hào)，不自動(dòng)跳閘。用于正常通風(fēng)工作的風(fēng)機(jī)供電控制器設(shè)置在車站控制室，并顯示風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)及故障信號(hào)，過載自動(dòng)跳閘[3-4]。

(2)水泵配電及控制

水泵類負(fù)荷應(yīng)由變電所直接供電，在水泵就地設(shè)置控制箱，同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和手動(dòng)控制，并通過車控室的BAS系統(tǒng)對(duì)水泵的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。消防泵的控制系統(tǒng)由生產(chǎn)廠家提供，低壓配電系統(tǒng)僅負(fù)責(zé)對(duì)控制柜進(jìn)行供電，消防泵的工作狀態(tài)及故障信號(hào)由車控室進(jìn)行監(jiān)測(cè)并顯示。

3 照明配電

正常照明可分為設(shè)備房照明、公共區(qū)普通照明、出入口照明等；應(yīng)急照明是指在市電斷電后應(yīng)能夠繼續(xù)工作的照明，包括公共區(qū)和設(shè)備區(qū)的應(yīng)急照明燈具及疏散指示標(biāo)志；導(dǎo)向照明指用以指示前進(jìn)方向的導(dǎo)向標(biāo)志。智能照明控制系統(tǒng)的控制部件主要分布于照明控制箱，公共區(qū)的照明設(shè)備一般就地控制，或由控制室進(jìn)行二級(jí)控制?？头行囊话闩渲糜锌删幊痰目刂泼姘?，操作人員可通過控制面板對(duì)車站中的燈光進(jìn)行開關(guān)控制和維護(hù)。所有配置單燈調(diào)光鎮(zhèn)流器的燈具均應(yīng)具有遠(yuǎn)程調(diào)光功能[5]。

應(yīng)急照明被劃分為一級(jí)用電負(fù)荷，但它是一種特殊負(fù)荷，對(duì)供電穩(wěn)定性要求更高，在進(jìn)行雙路電源供電的同時(shí)，需要配置ESP應(yīng)急電源，從而保證不間斷電路切換，確保電路的可靠性。EPS應(yīng)設(shè)置在照明配電室或EPS電源室，以靠近負(fù)荷中心為宜。也可采取在單燈處配置蓄電池的方式實(shí)現(xiàn)EPS應(yīng)急電源的功能，蓄電池的貝貝時(shí)間不應(yīng)低于1.5 h。公共區(qū)域的應(yīng)急照明燈具及疏散指示燈具為常亮狀態(tài)，附屬用房?jī)?nèi)照明燈具可通過設(shè)置在房間內(nèi)的雙控開關(guān)實(shí)現(xiàn)就地控制，在進(jìn)行消防作業(yè)時(shí)，應(yīng)急照明應(yīng)具備強(qiáng)制啟動(dòng)的能力，保證消防過程中的正常應(yīng)急照明。在車站和站臺(tái)之間應(yīng)配置智能照明系統(tǒng)，確保疏散指示燈、疏導(dǎo)標(biāo)志、緊急照明的正常運(yùn)行，指示標(biāo)志的引導(dǎo)方向可控，確保正確的人流疏散方向[6]。智能疏散系統(tǒng)兩端的集中電源裝置由EPS供電，集中電源通過分配電裝置為疏散指示標(biāo)志燈配電。照明配電電路如圖1所示。

圖1 照明配電電路

4 電纜選型及線路敷設(shè)

用于車站動(dòng)力照明的線路和電纜一般選用B級(jí)阻燃銅導(dǎo)線及銅芯電纜，當(dāng)由火災(zāi)發(fā)生時(shí)，仍能夠保障供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行?？刂凭€需要選擇B級(jí)阻燃控制電纜，與消防有關(guān)的控制線采用低煙、無鹵、B級(jí)阻燃耐火控制電纜。所有應(yīng)急照明的配線選用低煙、無鹵、無鹵、低煙、B級(jí)阻燃耐火銅芯導(dǎo)線。消防負(fù)荷電源選用礦物絕緣銅芯電纜，礦物絕緣電纜可以利用電纜自身的金屬護(hù)套作為PE線，如果沒有金屬護(hù)套，必須增設(shè)PE線。區(qū)間敷設(shè)的電纜均采用無鹵、低煙、A級(jí)阻燃(耐火)鎧裝電纜[7-8]。

對(duì)消防設(shè)備的供電線路應(yīng)滿足消防用電標(biāo)準(zhǔn)，保證在發(fā)生火災(zāi)時(shí)能夠持續(xù)安全穩(wěn)定供電，消防線纜應(yīng)選用礦物絕緣類線纜。動(dòng)力設(shè)備與配電箱之間的線纜應(yīng)采用銅芯電纜，或者采用穿鋼管暗敷的方式，布置在地板墊層、頂板和墻內(nèi)。各配電箱向外預(yù)留管的根數(shù)，在照明配電系統(tǒng)圖中有標(biāo)注。車站站臺(tái)板下及區(qū)間敷設(shè)的動(dòng)力照明電纜和供電系統(tǒng)電纜一起敷設(shè)在站臺(tái)板下及區(qū)間的供電電纜支架上。如不能與供電一起敷設(shè)，或者供電電纜支架數(shù)量不滿足使用時(shí)，應(yīng)增設(shè)電纜支架，做法與供電電纜支架同。區(qū)間檢修箱采用預(yù)分支電纜接入主干線。車站內(nèi)電纜橋架均采用槽式防火密閉橋架，電纜井內(nèi)可采用熱浸鋅鋼制的梯形橋架并應(yīng)根據(jù)鋼制橋架工程設(shè)計(jì)規(guī)范技術(shù)要求制造和試驗(yàn)。

軌行區(qū)軌頂鐵皮風(fēng)管引入風(fēng)機(jī)房處設(shè)局部等電位聯(lián)接戶外落地式電光型導(dǎo)向標(biāo)志牌下設(shè)均壓環(huán)。設(shè)有防靜電地板的房間，防靜電地板應(yīng)與弱電接地箱聯(lián)接，接地電纜計(jì)入工程數(shù)量。綜合接地網(wǎng)已在供電系統(tǒng)車站接地網(wǎng)施工圖中設(shè)計(jì)和實(shí)施，本冊(cè)圖機(jī)電接地與接地網(wǎng)有密切的關(guān)系。低壓配電系統(tǒng)配線示意圖如圖2所示。

圖2 低壓配電系統(tǒng)配線示意圖

5 設(shè)計(jì)接口

(1)與供電專業(yè)的接口

與變電所0.4 kV低壓開關(guān)柜的接口：在0.4 kV低壓柜饋出開關(guān)的下口；低壓開關(guān)饋出回路的短路靈敏性校驗(yàn)由供電專業(yè)負(fù)責(zé)，動(dòng)力照明專業(yè)提供相應(yīng)的參數(shù)。變電所電纜夾層、區(qū)間的電纜支架由供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)并備料，兩專業(yè)共用電纜支架(站臺(tái)板下支架動(dòng)照專業(yè)自行設(shè)計(jì)并備料)。與交流屏的接口：動(dòng)力照明負(fù)責(zé)將低壓電纜敷設(shè)至交流屏進(jìn)線開關(guān)的接線端子處，交流屏為動(dòng)力照明預(yù)留變電所正常照明的饋出開關(guān)，接口在交流屏饋出開關(guān)的下口。動(dòng)力照明在變電所內(nèi)墻壁上預(yù)留插座高度為距建筑地面0.3 m，供電敷設(shè)接地扁鋼應(yīng)避免沖突。

(2)與綜合接地專業(yè)的接口

動(dòng)力照明專業(yè)與車站綜合接地網(wǎng)的接口在車站強(qiáng)電接地端子排的出線端；供電系統(tǒng)的強(qiáng)電接地母排需給動(dòng)力照明預(yù)留6個(gè)接線端子。在弱電總接地母排的接地端子箱處，供電系統(tǒng)給弱電總接地母排預(yù)留10個(gè)接地端子。區(qū)間配電設(shè)備的電纜敷設(shè)路徑在車站部分由車站統(tǒng)一考慮，自車站端頭至區(qū)間內(nèi)的電纜敷設(shè)由區(qū)間動(dòng)力照明設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)；

(3)與BAS、FAS的接口

在BAS系統(tǒng)的UPS電源柜饋出開關(guān)的下口；非消防專用風(fēng)機(jī)在動(dòng)力照明設(shè)置的PLC柜雙冗余通信口處。正常照明在配電室內(nèi)設(shè)置網(wǎng)關(guān)的接線端子處。EPS應(yīng)急電源屏的通信接口處。接地：在BAS、FAS指定房間動(dòng)力照明設(shè)置的弱電接地母排的接線端子處。與綜合監(jiān)控、站臺(tái)門、AFC的接口接地：在綜合監(jiān)控、站臺(tái)門、AFC指定房間動(dòng)力照明設(shè)置的弱電接地母排的接線端子處；與商業(yè)通信、公安通信的接口：負(fù)責(zé)預(yù)埋2根SC50的鋼管至防靜電活動(dòng)地板以下100 mm。接地：在商業(yè)通信、公安通信指定房間動(dòng)力照明設(shè)置的弱電接地母排的接線端子處。與通信、信號(hào)的接口負(fù)責(zé)預(yù)埋2根SC50的鋼管至防靜電活動(dòng)地板以下100 mm。接地：在通信、信號(hào)指定房間動(dòng)力照明設(shè)置的弱電接地母排的接線端子處。

6 結(jié) 語

低壓配電系統(tǒng)是軌道交通中各個(gè)專業(yè)的集成系統(tǒng)，與軌道交通幾乎所有專業(yè)均產(chǎn)生交互，具有接口眾多、承上啟下的特點(diǎn)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)較為繁瑣，要求設(shè)計(jì)人員在開展設(shè)計(jì)工作時(shí)，隨時(shí)了解各專業(yè)需求，進(jìn)行動(dòng)態(tài)的設(shè)計(jì)。本文適用于地下標(biāo)準(zhǔn)車站的設(shè)計(jì)，高架站及地下?lián)Q乘車站應(yīng)在參照本指南的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體實(shí)際情況執(zhí)行。