西安軌道交通消防站供電方案

魏 海 洋

(中鐵第六勘察設計院集團有限公司, 天津 300308)

0 引 言

消防站工程為特殊的公共建筑項目。隨著我國城市軌道交通網絡的迅猛發展,為軌道交通系統服務的消防站更有其特殊地位和可靠性要求[1-4]。

1 項目概況

西安市軌道交通消防大隊消防特勤站工程建設項目位于西安地鐵四號線航天城車輛段地塊主出入口東側,共計4個建筑單體,主要包括特勤消防站綜合樓、食堂、門衛和消防訓練塔,總建筑面積約為5 860 m2。該項目完善西安市城市軌道交通系統消防基礎設施,提高軌道交通消防滅火救援能力。消防站總平面圖如圖1所示。

圖1 消防站總平面圖

該項目建設主要滿足西安市軌道交通系統的消防需求,并服務于周邊7 km2轄區。工程供電方案的選取既要考慮消防站工程自身的特點,還應結合軌道交通系統的重要性進行綜合比較分析,選出既能滿足供電功能要求,又兼顧可靠性、可維護性、經濟性的方案。

2 供電方案

根據GB 51054—2014《城市消防站設計規范》[1]規定,并結合該站建筑室外消防用水量大于25 L/s的情況,消防控制、應急照明、排煙風機等消防用電和通信室、車庫卷閘按二級負荷考慮,其余普通照明、空調等按三級負荷考慮。經統計,負荷總計算容量為300 kW,其中二級負荷為50 kW。

根據該工程特點,結合周邊電源情況等因素綜合分析研究,共有4種供電方案可供選擇。

2.1 方案一

據電源調查,消防站的周邊有一座雙電源供電的35 kV航天城車輛段牽引降壓混合變電所變配電所,35 kV高壓柜有預留間隔,距離約為300 m。供電方案為接引兩路高壓35 kV電源,互為備用,并設置成套箱式變壓站1臺,對二級負荷進行末端ATS雙電源切換配電。方案一供電系統如圖2所示。

方案一有如下特點:

(1) 可靠性高。根據規范規定,二級負荷只要求有雙回路供電即可,由于該消防站服務于軌道交通系統,可提高標準,按一級負荷的標準進行配置,即接引兩路獨立的高壓雙電源進行供電,可靠性高。

(2) 可維護性好。方案中高壓柜、成套箱式變電站、配電箱柜及高低壓電纜都為普通電氣產品,正常維護即可,不需要在平時特殊檢修。

(3) 經濟性差。方案需要在高壓電源變電站配置35 kV GIS高壓柜共2臺(25萬元/臺),內含2套高低壓柜及2臺250 kVA變壓器的成套箱變共1臺(95萬元/臺),高壓電纜直埋敷設600 m(100萬元/km),投資共計約為205萬元。

2.2 方案二

據電源調查,消防站周邊的35 kV航天城車輛段牽引降壓混合變電所變配電所;變配電所內低壓柜也有0.4 kV預留回路和容量。供電方案為接引一路高壓35 kV主電源,一路0.4 kV備用電源,并設置成套箱式變壓站1臺,對二級負荷進行末端ATS雙電源切換配電[5-6]。方案二供電系統如圖3所示。

方案二有如下特點:

(1) 可靠性高。同方案一的分析,按一級負荷標準進行配置,即接引兩路獨立的高低壓雙電源進行供電,可靠性高。

(2) 可維護性好。可維護性同方案一。

圖3 方案二供電系統

(3) 經濟性較好。方案需要在高壓電源變電站配置35 kV GIS高壓柜1臺(25萬元/臺),內含1套高低壓柜及1臺400 kVA變壓器成套箱變共1臺(50萬元/臺),高壓電纜直埋敷設300 m(100萬元/km),低壓電纜直埋敷設700 m(30萬/km),投資共計約為126萬元。

2.3 方案三

電源調查同方案二。供電方案為接引一路高壓35 kV主電源,在消防站內設置1臺三相混合型EPS做為備用電源,對二級負荷進行末端ATS雙電源切換配電。方案三供電系統如圖4所示。

圖4 方案三供電系統

方案三有如下特點:

(1) 可靠性較高。電源一路接引自地鐵高壓電網,一路來自于自備EPS。由于為消防站供電的主電源回路可靠性高,EPS做為備用電源,電池配置只考慮高壓檢修時間,一般不超過6 h,但一旦出現極端情況,故障短時難以修復,備用電源存在時間不足的風險,故可靠性較高。

(2) 可維護性較好。方案中高壓柜、成套箱式變電站、配電箱柜及高壓電纜都為普通電氣產品,正常維護即可,但三相混合型EPS電池配置多,日常需要對電池進行維護。

(3) 經濟性較差。該方案主電源同方案二,備用電源為1臺75 kW三相混合型EPS,電池按150 Ah配置(35萬元/臺),電池一般壽命按5年考慮,初期投資共計約為140萬元,每5年需要重新更換電池,每次需花費約為20萬元。

2.4 方案四

電源調查同方案二。供電方案為接引一路高壓35 kV主電源,在消防站內設置1臺柴油發電機做為備用電源,對二級負荷進行末端ATS雙電源切換配電。方案四供電方案如圖5所示。

圖5 方案四供電系統

方案四有如下特點:

(1) 可靠性較高。電源一路接引自地鐵高壓電網,一路來自于柴油發電機,但由于柴油發電機與電網電源相比存在穩定性的缺點,故可靠性較高。

(2) 可維護性較好。方案中高壓柜、成套箱式變電站、配電箱柜及高壓電纜都為普通電氣產品,正常維護即可,但柴油發電機需要對進行特殊維護。

(3) 經濟性好。該方案主電源同方案二,備用電源為1臺100 kVA柴油發電機(12萬元/臺),投資共計約為117萬元。

3 綜合分析

消防站供電方案性能比較如表1所示。

表1 消防站供電方案性能比較

從表1可知,4種方案的供電方式都可以滿足消防站用電負荷等級的配電要求,從專業技術角度,方案一和方案二的可靠性和可維護性最好,方案三最容易配置,方案四的經濟性最好,各種方案各有特點和優勢。

通過對消防站的供電方案分析研究,結合軌道交通消防站的服務對象的重要性等級,若軌道交通供電系統采用集中供電方式,35 kV或10 kV變配電所高壓柜間隔充裕的地區,兩路獨立電源容易取得,推薦采用方案一或者方案二,相當于具備一級負荷的供電能力,可靠性高[7-8]。對于電網不發達,軌道交通供電系統采用分散供電方式,兩路電源不容易獲取的區域,若環境噪聲敏感,且為了配置方便,可采用方案三;若環境噪聲不敏感,可選用方案四,經濟性好。

4 結 語

通過4種方案的分析可知,消防站供電方案的選取應結合具體工程的特點,綜合各種因素進行分析。