地铁地下车站集中冷站供配电设计探讨

2015-11-12万丽珊

科技传播 2015年18期

关键词：供冷冷水机组供配电

万丽珊

中国华西工程设计建设有限公司（深圳分公司），广东深圳 518000

地铁地下车站集中冷站供配电设计探讨

万丽珊

中国华西工程设计建设有限公司（深圳分公司），广东深圳 518000

当前，地铁已逐步变为国内居民日常出行的主要方式。集中冷站是地铁车站的重要构成部分。集中冷站的正常供电对地铁车站运行十分重要。在此背景下，本文来展开供配电设计的探讨。假设某地铁车站中的集中冷站选用的是温差较大的供冷系统和蓄冷系统，而工况不同的情况下，地铁站中集中冷站所对应的配电方案则有所区别，本文从负荷分级及配电方式来侧重论述。

集中冷站；地铁车站；负荷分级；供配电设计

1 概述

供冷系统在整个地铁系统中占据重要位置。而目前的供冷系统分成了两种。第一种是分散供冷系统。第二种是集中供冷系统。分散供冷系统指的是：地铁车站的每个站点各自设定供冷系统，供冷系统只负责本站点的供冷。集中供冷系统。集中供冷系统主要用于对沿线地下车站进行供冷，目的在于改善当前对应城市的地铁运行环境，进一步为乘客提供舒适、健康的乘车环境。集中供冷经济效益高，成为地铁车站主流的供冷方式。集中供冷系统的合理性取决于对周围城市环境的影响程度、建设的协调难度、长距离输送输送能耗占总能耗比率、总体技术经济性能、节能工艺、设备效率、保温材料及管道工艺要求、集中自动控制能力等。本文将针对集中供冷系统，研究其配电方案。

2 环控工艺分析

在集中冷站的整套环控系统中，需要包括下列几种设备：1）蓄冷水池。2）蓄冷泵。3）冷水机组。4）冷冻泵。5）放冷泵。6）冷却塔。7）冷却水泵。8）二次冷冻水泵。9）一次冷冻水泵。在集中供冷模式下，各个供冷分站所承受的扬程阻力完全不同。其中，8）二次冷冻水泵与9）一次冷冻水泵共同组成了集中冷站的整套环控系统的二次泵系统。在这样的环控系统中，9）一次冷冻泵选用的是定流量系统，被用到了机房设备中，二次冷冻泵选用的是变流量系统，被用到了末端设备中。

通常，设备安装及开启数量与季节、时段和工况有密切联系。在每年的6月份到9月份之间，集中冷站中会有3台冷水机组及其辅助机组共同开启，机组运行中供冷和蓄冷同时进行。这样，主机便能达到最高效率，供冷量也能实现最大化效果，这种情况便是百分百工况运行情况。在每年的1月份到2月份之间，集中冷站中的蓄冷水池实现独立供冷。这种情况下，集中冷站实现的是最小化运行，而工况运行达到25％。除这两种工况以外，事故情况也是集中冷站的重点情况。遇到这种情况，冷水机组必须开启1台，主机及蓄冷池必须实现联合供冷。

3 地铁地下车站集中冷站供配电设计

3.1负荷分级

根据GB50157—2003版本的《地铁设计规范》中相关规定，在地铁中，一般的冷水机组及其辅助机组要符合三级负荷的标准。而当前，地铁已经成为广大市民出行的重要选择方式。因此，地铁车站会容纳许多人群，尤其是遇到下班高峰与上班高峰的两个时段，人流量会更大。此外，地铁周边的站点是市民换乘路线的重要站点，在换乘站点的周边也会聚集大量人群。由此，一旦集中冷站中出现了意外断电的情况，那么地铁车站内以及地铁周边的换乘站都将受到极大影响，市民可能因此而恐慌，人群秩序会被打乱。基于以上原因，同时也综合考虑2009年的《供配电系统设计规范》中的相关规定，本文将集中讨论二级负荷的集中冷站设备。

3.2配电方式

由于本文讨论二级负荷的集中冷站设备，同时，设备容量在冷水机组中占用较大，运作中又表现出显著的季节特征。结合地铁站在建筑上的情况，对于大型地铁站而言需要给集中冷站配套环控电控室和专用跟随所。在专用跟随所内，最好配置两台变压器，变压器供电由地铁站周边的高压线路完成，跟随所使用的运行模式为单母线分段的运作方式。通常情况下，至少有两台的变压器将同时处于工作状态。而如果出现了其中某台变压器断电或故障的情况，需要将该台变压器所连接的冷水机组及其辅助设备切除开来，仅保持另一台变压器与其所连冷水机组的运行。辅助机组与冷水机组密切相连，形成一套完整的工艺流程。通常，整个工艺系统的工作流程如下：（1）冷却泵（2）冷却塔风机（3）模式蝶阀（4）释冷泵（5）一次冷冻泵（6）二次冷冻泵（7）冷水机组。而整个工艺系统的停机顺序如下：冷水机组→二次冷冻泵→一次冷冻泵→释冷泵→模式蝶阀→冷却塔风机→冷却泵。开机及停机顺序必须严格按上述方式进行。一旦顺序颠倒，冷水机组就无法投入运行。因此，辅助机组所配套的负荷也应该是二级负荷。

而环控电控室则主要负责对辅助机组进行供电。为了保障供电的顺利运行，需要在环控电控室设置二级母线段，并且最好设置3段，同时将跟随所中的母线与主用电源和备用电源分别相连，再引入到辅助机组中。表1为各母线段的负荷分配状况表，其中第Ⅲ段的二级母线的配电原则是根据故障情况时一台冷水机组和辅机运作要求，并考虑到各级开关投切的最少次数而设计。若第Ⅲ段的二级母线发生损坏或该级母线配电的其中一个辅机发生故障时，冷水机组中的控制单元将按预先设置的工作模式将机组调整为1号或2号冷水机组或其他2段母线上所具有的辅机进行运行；如果图中的2号变压器发生故障时可通过对应母线的分段断路器合闸进行调整，将合闸调整到1号变压器进行供电。其中，图1为环控电控室的低压配电主线系统示意图。