淺析地鐵車站低壓配電的消防設計

摘 要：地鐵作為一種高效、安全、環保的交通方式，近年來其建設方興未艾。據統計，截至2016年1月，內地已開通運營地鐵里程約為3159km，規劃到2020年，開通運營6000km。地鐵建設事關國計民生，特別隨著近些年偶有發生的重大消防事故，使得人們對于如何保障地鐵消防安全更為關注。

關鍵詞：地鐵車站；消防；低壓配電；規范

1 概述

地鐵消防安全要從源頭抓起，然由于現階段尚未有專門的地鐵消防（防火）設計規范，設計時只能參照工民建的設計規范。地鐵消防設計是一個多專業綜合性的課題，文章僅就地鐵車站低壓配電的消防設計做一個簡要介紹，不當之處敬請雅正。

2 地鐵車站消防負荷等級及供電方式

地鐵車站內參與消防的主要設備有：消防泵、事故風機及其配套風閥、應急照明、防火卷簾、兼做消防疏散的自動扶梯、火災自動報警系統設備（簡稱FAS）、氣體滅火系統設備、環境與設備監控系統設備（簡稱BAS）等。此外還有其他火災時間接參與消防的設備，如：站臺門、變電所操作電源以及通信系統和信號系統設備等。以上設備均按一級負荷供電，采用雙電源雙回路供電方式。應急照明還設置有EPS電源，FAS系統、BAS系統、通信系統以及信號系統自行設置UPS電源。在某些城市新建線路，通常將FAS系統、BAS系統以及綜合監控系統和通信系統的UPS電源進行整合，以集約設備用房。

3 與FAS和BAS系統的設計接口

在普通民建設計中，FAS及BAS等弱電系統兼由配電專業進行設計，而在地鐵一般其有專門的專業進行設計。低壓配電為FAS和BAS系統提供2回380V電源、接地端子以及相關監視控制接線端子。消防時一般由FAS系統探測到火災信息，經過判斷確認為火災之后，發出警報并將信息發送給BAS系統，同時向BAS系統發送相應火災模式指令，BAS系統按既定原則執行火災運行模式，向配電線路上的分勵脫扣斷路器和交直流接觸器發送通斷指令，實現關聯設備的運行，并向FAS反饋模式執行狀態。消防設備與非消防設備自變電所低壓柜出線起分開供電，非消防設備的配電在火災工況下，通過FAS或BAS系統切除。

4 消防動力配電

4.1 變電所主接線

地鐵車站設置一座降壓變電所（或牽引降壓混合變電所），變電所設置2臺35kV/0.4kV三相變壓器，采用Dyn11接法。低壓母線接線采用段母線分段形式，兩臺變壓器同時運行，互為備用。如圖1所示。

4.2 消防風機配電

在地鐵車站中，由于風機、風閥及空調機組等數量較多，通風模式復雜，通風系統繁多，為便于接線和控制，一般在風機房附近設置通風空調電控室（簡稱環控電控室），為其設備配電。環控電控室內的一級母線，常采用單母線分段形式，或者雙電源切換形式。從電控柜到設備本體采用單根電纜配電，風機風閥的連鎖二次接線在電控柜內完成。此外，不與消防風機聯動的風閥，為避免竄煙，一般定義為一級負荷，確保消防模式開啟時，此類風閥處于關閉狀態。

4.3 事故疏散扶梯配電

《地鐵設計規范》9.7.5條“車站作為事故疏散用的自動扶梯，應采用一級負荷供電”與《建筑設計防火規范》5.5.4條“自動扶梯和電梯不應計作安全疏散措施”相沖突。根據《建規》的條文解釋，在民建中自動扶梯不可作為安全疏散措施是囿于建筑形式和空間布局。而在地鐵車站中，站臺層到站廳層的電扶梯往往是與樓梯平行布置的，一般為兩扶梯夾著樓梯，故不存在上述問題。火災時由BAS專業發出指令，停止下行扶梯的運轉，上行扶梯正常工作。站內扶梯采用雙電源雙回路配電，相鄰的兩臺電扶梯共用雙電源切換箱。

4.4 消防泵、防火卷簾等設備配電

對于消防泵、防火卷簾以及氣體滅火系統等設備，采用雙電源雙回路配電，在設備末端就近設置電源切換箱。切換箱饋出單電纜至設備本體。

5 應急照明

5.1 應急照度

應急照明設置有EPS電源，照度標準參照《城市軌道交通照明》執行。一般工作場所的應急照明兼做夜間巡檢、值班照明，應急照度不小于正常照度的10%，車控室、消防水泵房以及配電室等房間，應急照度為正常的100%。車站公共區的應急照明為常亮，不設就地控制。設備區應急照明可為常亮，也可設置就地控制。設置就地控制的回路，在消防時須強行啟動。站內疏散指示燈按間距不大于10m布置，安全出口設置于疏散門的正上方。

5.2 EPS容量選擇

除應急照明外，EPS還需為疏散導向指示牌及區間照明等提供電源。《地鐵設計規范》要求EPS容量斷電時連續照明時間不小于60分鐘，《民用建筑電氣設計規范》要求EPS蓄電池初裝容量應保證備用時間不小于90分鐘。由于地鐵車站空間小，布局簡單，基本在火災發生的20分鐘內可以疏散完畢，故建議采用60分鐘的標準。

5.3 應急照明燈具

車站所使用的應急照明燈具需通過消防強制認證，但是現在市場上此類產品極少，且難以滿車站裝修要求。這已成為各地地鐵消防驗收的“老大難”問題。

6 線纜選型及敷設

6.1 規范要求

《建筑設計防火規范》10.1.10條規定，消防動力負荷電源電纜選用低煙無鹵阻燃耐火型，或礦物絕緣耐火型；照明電源電線選用低煙無鹵阻燃耐火型。線路敷設時，除礦物絕緣耐火電纜可明敷，其余電纜電線均應穿金屬導管或封閉式金屬槽盒并加保護措施。此外消防線路與非消防線路分別敷設在不同的電纜井內，當無法滿足時須消防線路采用礦物絕緣不燃性電纜。

6.2 執行難度

由于地鐵車站空間有限，難以做到一端至少有兩處電纜豎井；且車站內消防時需運行的設備及多，其中很多是平消兼用設備，若都選用礦物絕緣電纜，將極大增加車站造價。

6.3 應對措施

根據規范編制專家解釋，之所以推薦使用礦物絕緣電纜，是為了滿足《民用建筑電氣設計規范》第13.9.13條規定的“重要消防用電設備火災時最少持續供電時間不小于180分鐘”。但是只提高電纜耐火性無法達到此目的，當發生火災時各配電線路的開關以及配電箱等都可能要經受火焰炙烤，如其損壞同樣無法實現預期的持續供電。考慮到地鐵實際情況，常見措施為在強電井內設置2個平行的井孔，分別敷設消防和非消防線纜；除EPS、排煙風機及消防泵等設備采用礦物絕緣耐火電纜，其余消防負荷依然采用低煙無鹵耐火電纜，且敷設時消防與非消防線路分別敷設于不同的橋架、線槽或金屬導管內。

7 結束語

地鐵車站與一般民建有很大區別，故在消防設計時很難直接套用民建設計規范。但若是不參照現有規范執行，消防審查和消防驗收都很難過關。故此，亟需地鐵行業專門的消防設計規范，結合地鐵實際情況，以期使地鐵建設達到經濟和消防可靠性的最佳匹配。