地鐵低壓配電設計問題研究

李錦

摘要：地鐵是城市重要的有軌交通，而地鐵低壓配電系統為地鐵所有低壓負荷提供電能。保證地鐵低壓配網系統動力、照明、主排水泵、雨水泵、射流風機、通信信號等設備配電的可靠、經濟運行，是保證交通系統通暢的重要條件。但是由于地鐵內部服務性的設備較多，運行工況相對比較復雜，因此在設計地鐵低壓配電系統時，應注意設備的運行工況及其與其他設備之間的配合，這是進行地鐵配電系統設計的重要條件。

關鍵詞：動力配電;照明配電;主排水泵

一、地鐵動力配電系統的設計

1.1地鐵動力設備的復雜性

地鐵動力設備包括電機、風機、水泵等，它并不是簡單的幾臺風機、水泵、電梯，而是由多種系統如空調通風系統、給排水系統、消防系統、運輸系統共同組成的。對地鐵動力配電系統的控制，不是簡單地進行啟動或者停止，而是集遠方/就地控制、BAS系統自動控制等于一身的復雜的控制。除此之外，還有對風機、水泵及空調的自動調節控制。

1.2地鐵動力配電系統的設計要點

地鐵動力配電系統的設計，是從降壓變電所到各個動力用電設備。地鐵動力配電供電方式的設計，遵循以放射式供電為主、樹干式供電為輔的原則。對于大容量或重要的電力設備，最適合使用放射式供電方式;對于檢修電源等二、三級負荷，最適合使用樹干式供電方式。遵循這一原則，才能在配電系統發生故障時，將故障限制在最小范圍內，以保證供電系統的可靠性。

二、地鐵照明配電設計

2.1照明分類和設置

照明的類型有一般照明、應急照明、疏散照明、廣告照明等。地鐵站臺層這樣的公共區域以及出入口通道處，應設計一般照明、應急照明和廣告照明。對于消防泵房、照明配電室這樣的關鍵區域，需配置事故照明。地鐵站廳層、站臺層的北、南兩端設置照明配電室，對車站公共區、出入口通道的照明進行控制。區間照明則在區間隧道口設置照明總配電箱對其進行控制。對于每間照明配電室，可以設計2臺一般照明總箱，1臺應急照明箱，1臺廣告照明箱，工作照明總配電箱的電源由降壓變電所兩段不同母線獲得，廣告照明總配電箱的電源由降壓變電所Ⅲ段母線獲得。事故照明總配電箱從蓄電池室獲得電源。車站公共區照明通過雙電源分組供電，實現交叉供電，這樣能夠保障任一段電源母線出現問題時，此層的照明仍然能夠滿足需要，避免出現所有場所全部失去照明的情況。車站設

備及管理用房的照明相對于公共區照明為獨立的系統，以免電源發生故障時互相造成影響。為應對兩路電源同時發生故障的情況，特設置應急照明，其電源由地鐵車站內蓄電池室的直流屏進行供電。

2.2照明質量和燈具選用

照明光源的技術指標包括光源的光效、壽命、顯色性等，地鐵照明的特點為：被照面積大、照明時間長、照度標準高、耗電量大、節能需求強，所以地鐵的照明光源應具備光效高、壽命長等特點。除此之外，為了有利于視覺識別以及提高舒適感，對地鐵光源的顯色性也有要求。根據以上要求，從經濟性、技術性上來評估，在地鐵的站廳層、站臺層這樣的區域所選擇的照明光源為熒光燈，如H型節能熒光燈，這種燈功率很小，但光通量卻很大，其壽命大大超過白熾燈。

地鐵車站照明屬于以功能為主的明視照明，在站內采用均勻布置的方式。為了美觀，燈具的布置與建筑形式應相互協調。對于無吊頂的場合，燈具采用吸頂式安裝;對于有吊頂的場合，燈具采用嵌入式、半嵌入式安裝，從而使空間顯得更加整齊和美觀。

三、電動機負荷的配電設計

地鐵站內的電動機負荷包括主排水泵、雨水泵和射流風機等，它們具有以下特點：首先是負荷容量很小;其次，要按照實際情況來明確是單臺運行還是多臺同時運行;第三，全部屬于電動機負載，電動機的開始電流往往高達額定電流的7倍左右，啟動尖峰電流則為啟動電流的2倍左右，所以電動機負荷配電的上級斷路器脫扣器整定值大小是額定電流的14倍。出現單相接地短路的情況下，開關過流保護很難有效實現，需要于斷路設備上加裝附件，令上級斷路器可靠跳閘，但加裝附件會增加成本，減弱配電系統的可靠性，所以往往并不優先考慮。電動機負載大多時間不會同時啟動，所以尖峰電流并不等于負荷額定電流之和的14倍。如果有N臺電機先后啟動，則其啟動尖峰電流的計算公式為：

式中，Imax為一組電動機啟動時的尖峰電流;P為一臺電動機的功率;cosφ為功率因數。

所以，對于N臺電動機供電的上級斷路器，其保護整定值Id只需要大于1.2Imax。因此，對于N臺電動機負荷，其上級斷路器的保護整定值Id與該負荷正常運行電流值的比值n為：

可見，對于一組N臺電動機運行的負載，設備數量越多，斷路器瞬時的脫扣整定值大小就和額定電流大小越接近。電動機不同時啟動，有利于校驗過流保護來兼作接地保護的靈敏性。在這種工況下，保護靈敏性校驗不滿足，才考慮增加斷路器附件，從而減少了在斷路器上設置附件的數量，對降低投資、提高配電系統可靠性均有好處。

地鐵區間的主排水泵、雨水泵是否運行，以及啟動單臺還是多臺水泵，是根據實際水位情況來確定的。而地鐵內的水位改變不會十分迅速，因此水泵電動機一定不會同時啟動。而射流風機由環境與設備監控系統（BAS）控制，極有可能啟動多臺風機，一定要依據全部電動機一起啟動運算電動機啟動尖峰電流的大小，來選擇是否增加斷路器附件。

四、結語

低壓配電系統作為地鐵建設的重要內容，對地鐵安全運行具有非常積極的意義。在當前地鐵低壓配電系統設計的過程中人員要依照地鐵配電指標實施對應設置，要依照配電專業內容實施對應選取，從而提升配電設計的有效性和合理性，改善系統運行質量，加速地鐵配電建設進程。

參考文獻：

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[2]紀強.智能低壓配電系統在地鐵中的應用問題分析[J].科技創新與應用，2014（12）：283.

（作者單位：武漢新業人力資源服務有限公司）