苏州市轨道交通4号线地下站动力照明系统设计

2012-11-29顾维丽中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430064

智能建筑电气技术 2012年5期

顾维丽 (中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉 430064)

1 概述

苏州市轨道交通4号线起于相城区苏虞张路站，止于吴江市同津大道。主线全长42.022km，设车站31座，均为地下站；线路北端设置元和停车场、南端设松陵车辆段。轨道交通地下站的供配电系统(降压变电所和动力照明系统)是地铁供电系统的重要组成部分。本文将主要阐述车站的动力照明设计原则、动力设备配电、照明配电、防雷接地与安全、主要设备和电线电缆选择等主要设计内容。

2 主要设计原则

2.1 负荷分类

轨道交通动力照明负荷按其不同用途、重要性或用电设备对供电可靠性的要求分为三级：

一级负荷：应急照明、变电所操作电源、火灾自动报警系统设备、消防系统设备、地下站厅站台公共区照明、地下区间照明、排烟系统用风机及电动阀门、通信系统设备、信号系统设备、综合监控系统设备、环境与设备监控系统设备、自动售检票系统设备、兼作疏散用的自动扶梯、屏蔽门、防护门、防淹门、废水泵、雨水泵等及其他紧急情况(包括火灾)时仍需运行的设备。其中应急照明、变电所操作电源、火灾自动报警系统设备、通信系统设备、信号系统设备及综合监控系统设备为特别重要负荷；

二级负荷：附属房间照明、普通风机、电梯、非疏散用自动扶梯、组合空调器、VRV系统，维修电源、污水泵等；

三级负荷：公共区及管理用房空调制冷及水系统设备(包括冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔及相关电动阀门)、广告照明、电开水器、站内小商铺电源、清洁设备及电热设备等。

2.2 不同级别负荷供电要求

轨道交通动力照明系统配电为满足用电负荷的集中控制和管理，在车站站厅(或站台)两端紧邻环控设备集中位置各设一处环控电控室，为排烟系统用风机及电动阀门等环控设备集中供电；在站厅、站台两端各设一处照明配电室，设置以车站中心分界对应区域的各类照明配电箱、应急照明电源装置及部分动力配电箱。

一级负荷配电方式：排烟系统用风机及电动阀门等环控负荷由降压变电所的0.4kV两段一、二级负荷母线各引一路电源至环控电控室，环控柜电源采用单母线分段的供电方式。对于其他一级负荷设备由降压变电所的0.4kV两段一、二级负荷母线各引一路电源至设备处，在线路末端设备处设电源切换箱，两路电源自动切换后供电，相邻的一级负荷共用电源切换箱。一级负荷中的特别重要负荷除采用双电源切换供电外，还增设应急电源装置。应急照明设置专用应急照明电源装置(EPS)作为备用电源。站厅、站台公共区照明配电采用交叉供电的配电方式，由降压变电所的0.4kV两段一、二级负荷母线各负担一半负荷。

二级负荷配电方式：由降压变电所的0.4kV侧一段或环控电控室的一、二级负荷母线馈出单回电源线路至设备的电源箱。

三级负荷配电方式：由降压变电所的0.4kV三级负荷母线或照明配电室三级负荷动力配电箱引出单电源供电至设备；当供电系统为非正常运行方式时，允许将其切除。

3 动力设备配电设计

动力照明配电系统设计应安全可靠、技术先进、经济合理、接线简单，并具有一定的灵活性，且操作、维护管理方便。车站动力设备一般采用放射式配电方式，区间动力设备采用放射式和树干式相结合的配电方式。

3.1 车站动力负荷分布特点

车站动力设备主要有设于车站两端的大容量射流风机、排热风机；设于环控机房的排风/排烟风机、回排风机、新风机、排风机、组合式空调机组等；设于冷水机房的冷水机组及配套系统；分散设于站内的通信、信号、监控、空调、给排水、电梯、自动扶梯、自动售检票及各种安全设备。动力设备配电设计针对地铁车站的用电设备负荷级别、类型、运行特性及分布位置综合考虑相应配电方式。

3.2 通风、空调设备配电方式

动力设备中的射流风机、排热风机等环控设备由对应端的环控电控室集中配电，环控电控柜主接线采用单母线分段、两路电源同时运行的主接线方式。环控设备电源单回路取自环控电控室的一段母线。冷水机组供电由降压变电所的0.4kV两段三级负荷母线直接供给。一般环控设备采用直接起动方式，单台电机设备容量≥75kW时采用软起动方式，其余需变频的设备采用变频起动方式。

环控电控室的低压开关柜采用智能开关柜，每个风机回路采用1个电动机保护控制模块，电动风阀(或蝶阀)采用带通信端口的PLC或Ⅰ/O模块。对于同一环控电控室，风机用电动机保护控制模块、风阀和蝶阀用PLC或Ⅰ/O模块均通过总线连接，并通过总线与通信接口设备联接。

3.3 车站系统设备配电方式

通信、信号、自动售检票和消防等系统用电由降压变电所0.4kV侧不同一、二级负荷母线各提供两路专用电源至负荷处，就近设自动电源切换装置进行电源切换后供电。

火灾自动报警系统、门禁系统等弱电系统设置于车站控制室的电源切换箱为共用，由降压变电所0.4kV侧不同一、二级负荷母线馈出两个回路至车控室该电源切换箱。

环境与设备监控(BAS)系统用电由环控电控室馈出单回路电源至设于环控电控室内的BAS系统配电柜。

3.4 其他动力设备配电方式

车站废水泵、出入口雨水泵、站台至站厅兼做疏散用自动扶梯等一级负荷用电由降压变电所0.4kV侧不同一、二级负荷母线馈出两个回路至设备附近的电源切换箱切换后供电。

出入口处的潜水泵、自动扶梯及电动卷帘门等设备当负荷等级相同时共用一个电源箱(或切换箱)。

污水泵、车站及区间维修电源、楼梯升降机、电动卷帘门、出入口自动扶梯及潜水泵等二级负荷，在负荷附近适当位置设若干个二级负荷配电箱，电源从降压变电所0.4kV侧一、二级负荷母线馈出一个回路至配电箱。

电开水器、清扫电源等三级负荷在对应端照明配电室内设一个三级负荷配电箱，电源从降压变电所0.4kV侧三级负荷母线馈出一个回路至配电箱。

3.5 控制、信号、保护

1)控制和信号

设在车站的大系统通风空调设备，如隧道风机、排热风机、组合式空调箱、大系统回排风机、组合风门、电动风阀、冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机等，设现场手动控制、环控电控室手动控制和BAS联动控制(含车控室控制和OCC控制)。

车站小系统通风空调设备，如小系统回排风机、排风机、全新风机、送风机、变风量空调机、空调新风机等，设环控电控室手动控制和BAS联动控制(含车控室控制)。

消防有关设备，如消火栓泵、排烟风机、防火卷帘门、气体灭火设备和防火阀等，设现场手动控制、FAS联动控制(含车控室控制和OCC控制)。特别重要的消防设备(消火栓泵、专用排烟风机、正压风机)在车控室设综合后备盘(IBP)控制。综合后备盘上的直接启动按钮能在火灾情况下不经过任何中间设备，直接启动这些重要消防设备。监视信号包括设备状态信号和事故信号。

环控和消防共用的设备，平时由车站监控系统(BAS)控制，火灾时由FAS系统控制。

根据各专业工艺特点及控制要求预留与BAS 、FAS系统的接口。

废水泵、雨水泵、局部排水泵、污水泵等设水位自动控制、现场手动控制。水泵运行状态由车站监控系统(BAS)监视。监视信号包括设备状态信号、事故信号和控制方式。

环控电控柜采用智能化低压开关柜，由电动机保护控制模块完成相关通风空调设备的监控和保护功能，由小型PLC或智能I/O模块完成相关阀门的监控功能。

2)保护

环控电控室进线开关设短路保护、失压、过负荷和接地保护；分段开关设短路延时保护、过流闭锁失压自投、来电自复；出线开关设短路瞬时保护、过负荷、接地保护，其中电机回路设短路瞬时保护、过负荷、缺相、接地故障、失速、堵转、欠载、过热及电流不平衡保护。

配电箱设短路瞬时、过负荷、接地保护。乘客可能摸到的设备，如屏蔽门门体、自动扶梯、自动售检票设备及动力插座、插座箱、区间检修插座箱、可移动电源插座箱等设漏电保护，额定漏电动作电流不大于30mA。

3.6 动力维修电源

在车站设备机房设置维修电源箱或电源插座。区间每100m左右分上、下行线各设一容量为20kW的维修电源箱，内设三相漏电保护开关。车站公共区每隔20m左右设置供清扫机械等使用的单相电源插座。预留公用电话、安检设备电源插座，并满足实际使用要求。

4 照明配电设计

4.1 照明种类的划分

车站照明分为公共区正常照明(包括工作照明、节电照明)、设备及管理用房照明、值班照明、过渡照明、导向照明、应急照明(包括备用照明、疏散照明)、出入口照明、广告照明和站台板下安全照明。

区间照明由正常照明、应急照明(含疏散指示标志)组成。

4.2 照明灯具布置

车站照明选择节能型光源及高效灯具，合理选择照明方式和控制方式，照明标准符合现行国家标准《城市轨道交通照明》(GB/T 16275-2008)。

车站及区间照明的平均照度及功率密度标准按表1要求实行。

在站台边(屏蔽门处)、上、下行扶梯、步行梯口和自动售检票设备处设置正常照明。在站台和站厅的出口、车站出口、有人值班的设备房及其他通向外界的应急出口处的上方，设置出口标志灯。

消防泵房、行车值班室、车站综合监控室、通信机房、信号机房、售票室和变电所等重要场所设置应急照明。

区间隧道内设置正常照明及应急照明，正常照明和应急照明每隔10m间隔布置。区间隧道内一般每隔20m设置带疏散指示标志的照明灯。

变电所电缆夹层、站台板下采用电压等级为24V的安全照明。

4.3 照明配电方式

车站照明配电分别在站厅、站台两端各设置一个照明配电室，站厅两端照明配电室负责站厅本端设备管理房照明及以车站中心线为界的本端公共区照明。站台照明配电室除负责站台照明外,还负责相邻半个区间照明。

车站每个照明配电室设置两个照明总配电箱，两个照明总配电箱电源分别接自降压变电所0.4kV侧不同一、二级负荷的母线，由两个照明总配电箱为工作照明、节电照明配电箱供电，每个照明配电箱各带50%的照明负荷。公共区的公共照明(工作照明、节电照明)采用交叉供电，并均匀布置。

表1 车站及区间照明的平均照度及功率密度

设备区照明配电箱采用总照明配电箱一回路电源供电。广告照明由降压变电所0.4kV侧三级负荷母线供电。

4.4 照明控制

公共区照明设车站控制室和照明配电室自动控制、手动控制两级控制。设备管理用房照明就地设开关控制。

4.5 应急照明供电

站内每个照明配电室各设一套应急照明电源装置(EPS电源柜),车站公共区及附属房间、相邻半个区间的应急照明均由EPS电源柜配电。应急照明电源装置正常电源由降压变电所0.4kV侧不同一、二级负荷母线以双回路供电；事故情况下，自动切换装置动作，自动转为由蓄电池电源通过逆变器供电。车站应急照明电源按保证应急照明和疏散照明负荷90min的用电需求考虑。

车站公共区、出入口应急照明(含疏散指示)及区间应急照明均为常明灯，不设控制。设备区应急照明采用可控方式，火灾模式下强制开启。

区间隧道内设置正常照明及应急照明，正常照明和应急照明每隔10m间隔布置。区间隧道内一般每隔20m设置可改变方向的智能疏散指向标志灯，弯道处适当增加，保证视线的可达性。

5 防雷接地与安全设计

苏州轨道交通4号线均为地下车站，不考虑防直击雷、防雷电波引入按相关规范执行，切换箱设置相应级别的防电涌保护器。各车站均设综合接地装置，接地电阻不大于1Ω。动力照明系统从车站综合接地装置上引出接地电缆至动力照明的接地端子箱。通信设备室、民用通信设备室、信号设备室、AFC管理室、气瓶室、屏蔽门控制室、车控室及环控电控室等系统设备房间设弱电接地端子箱，从车站综合接地装置上引出接地电缆至弱电接地母排和接地端子箱。

在车站配电室、环控电控室、冷冻机房、废水泵房、污水泵房、卫生间及区间水泵房内均设置局部等电位联结端子箱。电源的PE干线、公共设施的金属管道均与局部等电位联结端子箱联结。

通信、信号、综合监控系统、火灾自动报警系统、自动售检票、屏蔽门、自动扶梯及电梯等弱电系统装设适配的浪涌保护器。除个别系统特殊要求外，所有插座回路均设漏电开关。

动力照明配电采用TN－S系统。车站内所有带电设备的金属外壳、地下金属管线、结构钢筋均与PE线联结。安全变压器出线低压回路采用PVC管保护。

6 主要设备及材料选择

环控电控室0.4kV开关柜选用设计紧凑、结构通用性强、组装灵活及技术性能好的抽出式成套设备开关柜。

分散安装于泵房、隧道内、电缆夹层内和其他潮湿、不通风场合的配电箱选用防潮、防霉和适合湿热环境使用的电气产品，外壳防护等级不低于IP54。区间维修电源箱内设漏电保护开关，并有防尘、防潮性能，外壳防护等级不低于IP65。

车站站厅、站台照明灯具主要选用反光型灯具；设备室选用直光型敞开式或带有格栅的灯具, 灯具选用寿命长、节能高效型产品,光源以三基色荧光灯为主；区间照明灯具采用防潮、防尘、防震及防眩光的专用隧道灯具，防护等级不低于IP65。分散安装于泵房、夹层内和其他潮湿、不通风场合的灯具选用防潮、防霉和适合湿热环境使用的电气产品。

车站、区间隧道一般动力设备配电电缆均选用低烟、无卤、B类阻燃型铜芯电缆；重要动力设备配电电缆选用低烟、无卤耐火铜芯电缆；火灾时仍需运行的动力设备、系统电源电缆选用矿物绝缘电缆。一般绝缘电线均选用低烟、无卤、阻燃型电线，事故时仍需运行的应急照明电源电线选用低烟、无卤、耐火型电线。控制电缆均采用屏蔽电缆。