地铁低压配电设计问题研究

李锦

摘要：地铁是城市重要的有轨交通，而地铁低压配电系统为地铁所有低压负荷提供电能。保证地铁低压配网系统动力、照明、主排水泵、雨水泵、射流风机、通信信号等设备配电的可靠、经济运行，是保证交通系统通畅的重要条件。但是由于地铁内部服务性的设备较多，运行工况相对比较复杂，因此在设计地铁低压配电系统时，应注意设备的运行工况及其与其他设备之间的配合，这是进行地铁配电系统设计的重要条件。

关键词：动力配电;照明配电;主排水泵

一、地铁动力配电系统的设计

1.1地铁动力设备的复杂性

地铁动力设备包括电机、风机、水泵等，它并不是简单的几台风机、水泵、电梯，而是由多种系统如空调通风系统、给排水系统、消防系统、运输系统共同组成的。对地铁动力配电系统的控制，不是简单地进行启动或者停止，而是集远方/就地控制、BAS系统自动控制等于一身的复杂的控制。除此之外，还有对风机、水泵及空调的自动调节控制。

1.2地铁动力配电系统的设计要点

地铁动力配电系统的设计，是从降压变电所到各个动力用电设备。地铁动力配电供电方式的设计，遵循以放射式供电为主、树干式供电为辅的原则。对于大容量或重要的电力设备，最适合使用放射式供电方式;对于检修电源等二、三级负荷，最适合使用树干式供电方式。遵循这一原则，才能在配电系统发生故障时，将故障限制在最小范围内，以保证供电系统的可靠性。

二、地铁照明配电设计

2.1照明分类和设置

照明的类型有一般照明、应急照明、疏散照明、广告照明等。地铁站台层这样的公共区域以及出入口通道处，应设计一般照明、应急照明和广告照明。对于消防泵房、照明配电室这样的关键区域，需配置事故照明。地铁站厅层、站台层的北、南两端设置照明配电室，对车站公共区、出入口通道的照明进行控制。区间照明则在区间隧道口设置照明总配电箱对其进行控制。对于每间照明配电室，可以设计2台一般照明总箱，1台应急照明箱，1台广告照明箱，工作照明总配电箱的电源由降压变电所两段不同母线获得，广告照明总配电箱的电源由降压变电所Ⅲ段母线获得。事故照明总配电箱从蓄电池室获得电源。车站公共区照明通过双电源分组供电，实现交叉供电，这样能够保障任一段电源母线出现问题时，此层的照明仍然能够满足需要，避免出现所有场所全部失去照明的情况。车站设

备及管理用房的照明相对于公共区照明为独立的系统，以免电源发生故障时互相造成影响。为应对两路电源同时发生故障的情况，特设置应急照明，其电源由地铁车站内蓄电池室的直流屏进行供电。

2.2照明质量和灯具选用

照明光源的技术指标包括光源的光效、寿命、显色性等，地铁照明的特点为：被照面积大、照明时间长、照度标准高、耗电量大、节能需求强，所以地铁的照明光源应具备光效高、寿命长等特点。除此之外，为了有利于视觉识别以及提高舒适感，对地铁光源的显色性也有要求。根据以上要求，从经济性、技术性上来评估，在地铁的站厅层、站台层这样的区域所选择的照明光源为荧光灯，如H型节能荧光灯，这种灯功率很小，但光通量却很大，其寿命大大超过白炽灯。

地铁车站照明属于以功能为主的明视照明，在站内采用均匀布置的方式。为了美观，灯具的布置与建筑形式应相互协调。对于无吊顶的场合，灯具采用吸顶式安装;对于有吊顶的场合，灯具采用嵌入式、半嵌入式安装，从而使空间显得更加整齐和美观。

三、电动机负荷的配电设计

地铁站内的电动机负荷包括主排水泵、雨水泵和射流风机等，它们具有以下特点：首先是负荷容量很小;其次，要按照实际情况来明确是单台运行还是多台同时运行;第三，全部属于电动机负载，电动机的开始电流往往高达额定电流的7倍左右，启动尖峰电流则为启动电流的2倍左右，所以电动机负荷配电的上级断路器脱扣器整定值大小是额定电流的14倍。出现单相接地短路的情况下，开关过流保护很难有效实现，需要于断路设备上加装附件，令上级断路器可靠跳闸，但加装附件会增加成本，减弱配电系统的可靠性，所以往往并不优先考虑。电动机负载大多时间不会同时启动，所以尖峰电流并不等于负荷额定电流之和的14倍。如果有N台电机先后启动，则其启动尖峰电流的计算公式为：

式中，Imax為一组电动机启动时的尖峰电流;P为一台电动机的功率;cosφ为功率因数。

所以，对于N台电动机供电的上级断路器，其保护整定值Id只需要大于1.2Imax。因此，对于N台电动机负荷，其上级断路器的保护整定值Id与该负荷正常运行电流值的比值n为：

可见，对于一组N台电动机运行的负载，设备数量越多，断路器瞬时的脱扣整定值大小就和额定电流大小越接近。电动机不同时启动，有利于校验过流保护来兼作接地保护的灵敏性。在这种工况下，保护灵敏性校验不满足，才考虑增加断路器附件，从而减少了在断路器上设置附件的数量，对降低投资、提高配电系统可靠性均有好处。

地铁区间的主排水泵、雨水泵是否运行，以及启动单台还是多台水泵，是根据实际水位情况来确定的。而地铁内的水位改变不会十分迅速，因此水泵电动机一定不会同时启动。而射流风机由环境与设备监控系统（BAS）控制，极有可能启动多台风机，一定要依据全部电动机一起启动运算电动机启动尖峰电流的大小，来选择是否增加断路器附件。

四、结语

低压配电系统作为地铁建设的重要内容，对地铁安全运行具有非常积极的意义。在当前地铁低压配电系统设计的过程中人员要依照地铁配电指标实施对应设置，要依照配电专业内容实施对应选取，从而提升配电设计的有效性和合理性，改善系统运行质量，加速地铁配电建设进程。

参考文献：

[1]郑姗姗.地铁低压配电自动化系统的应用与发展[J].赤峰学院学报：自然科学版，2012（18）：52-54.

[2]纪强.智能低压配电系统在地铁中的应用问题分析[J].科技创新与应用，2014（12）：283.

（作者单位：武汉新业人力资源服务有限公司）