地鐵地下車站集中冷站供配電設計探討

萬麗珊

中國華西工程設計建設有限公司（深圳分公司），廣東深圳 518000

地鐵地下車站集中冷站供配電設計探討

萬麗珊

中國華西工程設計建設有限公司（深圳分公司），廣東深圳 518000

當前，地鐵已逐步變為國內居民日常出行的主要方式。集中冷站是地鐵車站的重要構成部分。集中冷站的正常供電對地鐵車站運行十分重要。在此背景下，本文來展開供配電設計的探討。假設某地鐵車站中的集中冷站選用的是溫差較大的供冷系統和蓄冷系統，而工況不同的情況下，地鐵站中集中冷站所對應的配電方案則有所區別，本文從負荷分級及配電方式來側重論述。

集中冷站；地鐵車站；負荷分級；供配電設計

1 概述

供冷系統在整個地鐵系統中占據重要位置。而目前的供冷系統分成了兩種。第一種是分散供冷系統。第二種是集中供冷系統。分散供冷系統指的是：地鐵車站的每個站點各自設定供冷系統，供冷系統只負責本站點的供冷。集中供冷系統。集中供冷系統主要用于對沿線地下車站進行供冷，目的在于改善當前對應城市的地鐵運行環境， 進一步為乘客提供舒適、健康的乘車環境。集中供冷經濟效益高，成為地鐵車站主流的供冷方式。集中供冷系統的合理性取決于對周圍城市環境的影響程度、建設的協調難度、長距離輸送輸送能耗占總能耗比率、總體技術經濟性能、節能工藝、設備效率、保溫材料及管道工藝要求、集中自動控制能力等。本文將針對集中供冷系統，研究其配電方案。

2 環控工藝分析

在集中冷站的整套環控系統中，需要包括下列幾種設備：1）蓄冷水池。2）蓄冷泵。3）冷水機組。4）冷凍泵。5）放冷泵。6）冷卻塔。7）冷卻水泵。8）二次冷凍水泵。9）一次冷凍水泵。在集中供冷模式下，各個供冷分站所承受的揚程阻力完全不同。其中，8）二次冷凍水泵與9）一次冷凍水泵共同組成了集中冷站的整套環控系統的二次泵系統。在這樣的環控系統中，9）一次冷凍泵選用的是定流量系統，被用到了機房設備中，二次冷凍泵選用的是變流量系統，被用到了末端設備中。

通常，設備安裝及開啟數量與季節、時段和工況有密切聯系。在每年的6月份到9月份之間，集中冷站中會有3臺冷水機組及其輔助機組共同開啟，機組運行中供冷和蓄冷同時進行。這樣，主機便能達到最高效率，供冷量也能實現最大化效果，這種情況便是百分百工況運行情況。在每年的1月份到2月份之間，集中冷站中的蓄冷水池實現獨立供冷。這種情況下，集中冷站實現的是最小化運行，而工況運行達到25％。除這兩種工況以外，事故情況也是集中冷站的重點情況。遇到這種情況，冷水機組必須開啟1臺，主機及蓄冷池必須實現聯合供冷。

3 地鐵地下車站集中冷站供配電設計

3.1負荷分級

根據GB50157—2003版本的《地鐵設計規范》中相關規定，在地鐵中，一般的冷水機組及其輔助機組要符合三級負荷的標準。而當前，地鐵已經成為廣大市民出行的重要選擇方式。因此，地鐵車站會容納許多人群，尤其是遇到下班高峰與上班高峰的兩個時段，人流量會更大。此外，地鐵周邊的站點是市民換乘路線的重要站點，在換乘站點的周邊也會聚集大量人群。由此，一旦集中冷站中出現了意外斷電的情況，那么地鐵車站內以及地鐵周邊的換乘站都將受到極大影響，市民可能因此而恐慌，人群秩序會被打亂。基于以上原因，同時也綜合考慮2009年的《供配電系統設計規范》中的相關規定，本文將集中討論二級負荷的集中冷站設備。

3.2配電方式

由于本文討論二級負荷的集中冷站設備，同時，設備容量在冷水機組中占用較大，運作中又表現出顯著的季節特征。結合地鐵站在建筑上的情況，對于大型地鐵站而言需要給集中冷站配套環控電控室和專用跟隨所。在專用跟隨所內，最好配置兩臺變壓器，變壓器供電由地鐵站周邊的高壓線路完成，跟隨所使用的運行模式為單母線分段的運作方式。通常情況下，至少有兩臺的變壓器將同時處于工作狀態。而如果出現了其中某臺變壓器斷電或故障的情況，需要將該臺變壓器所連接的冷水機組及其輔助設備切除開來，僅保持另一臺變壓器與其所連冷水機組的運行。輔助機組與冷水機組密切相連，形成一套完整的工藝流程。通常，整個工藝系統的工作流程如下：（1）冷卻泵（2）冷卻塔風機（3）模式蝶閥（4）釋冷泵（5）一次冷凍泵（6）二次冷凍泵（7）冷水機組。而整個工藝系統的停機順序如下：冷水機組→二次冷凍泵→一次冷凍泵→釋冷泵→模式蝶閥→冷卻塔風機→冷卻泵。開機及停機順序必須嚴格按上述方式進行。一旦順序顛倒，冷水機組就無法投入運行。因此，輔助機組所配套的負荷也應該是二級負荷。

而環控電控室則主要負責對輔助機組進行供電。為了保障供電的順利運行，需要在環控電控室設置二級母線段，并且最好設置3段，同時將跟隨所中的母線與主用電源和備用電源分別相連，再引入到輔助機組中。表1為各母線段的負荷分配狀況表，其中第Ⅲ段的二級母線的配電原則是根據故障情況時一臺冷水機組和輔機運作要求，并考慮到各級開關投切的最少次數而設計。若第Ⅲ段的二級母線發生損壞或該級母線配電的其中一個輔機發生故障時，冷水機組中的控制單元將按預先設置的工作模式將機組調整為1號或2號冷水機組或其他2段母線上所具有的輔機進行運行；如果圖中的2號變壓器發生故障時可通過對應母線的分段斷路器合閘進行調整，將合閘調整到1號變壓器進行供電。其中，圖1為環控電控室的低壓配電主線系統示意圖。

4 結論

本文集中對二級負荷的集中冷站設備進行了集中討論，給出了整個工藝系統的工作流程與停機順序，并得出了當地鐵地下車站集中冷庫站供電系統出現故障，或一路電源缺失及任意一臺變壓器出現故障時，必須在第一時間保障二級負荷供電的結論。

U2

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1674-6708（2015）147-0086-01