軌道交通車站動力與照明供電技術

張升學

中交一航局安裝工程有限公司

1 實例概況

哈爾濱地鐵3號線二期工程，正線全長32.180km。沿線設站共計31座，均為地下站，含換乘站8座，平均站間距1060m；最大站間距為太平橋站至靖宇公園站區間，長1930m；最小站間距為珠江路站至湘江路站區間，長630m。

2 地鐵車站照明設計分類及供電要求

2.1 負荷分類

根據《地鐵設計規范》（GB 50157—2012）可知，地鐵站的各類用電設備均存在特定的負荷等級，各級均涵蓋特定的對象：一級負荷，諸如站臺門、信號、通信等；二級負荷，諸如一般照明、排水泵等；三級負荷，諸如廣告照明、冷凍機組等。

2.2 供電要求

（1）一級負荷。交叉配電指的是區間和站廳的一般配電，為兩段低壓母線各自負載50%的配電需求。若區間和站廳存在斷電現象則及時啟用應急照明模式，依托于應急設施的穩定運行，給應急照明設備提供電力支持，使其可以滿足照明需求[1]。實際運行中主要可細分為如下兩種工況。

①兩路交流電源相互配合以滿足電能的供應需求，實施的是“一使用、一備用”的模式，可以視實際情況在兩種模式間靈活切換。若交流電源無法滿足電能供應需求，則啟用蓄電池，向應急設備提供足量的電能。

②環控設備的消防負荷供電，通過對兩段低壓母線的應用，將電源引至雙電源柜（此裝置設置在環控室內），按規范做好雙電源自動切換操作后，進一步運行單回路，從而向環控設備供電。

（2）二級負荷。二級負荷的顯著特點在于僅存在一路電源，應當在0.4kV的母線上以并聯的方式增設斷路器，通過該裝置的應用確保在發生故障時高效完成自主切換動作。

（3）三級負荷。較之于前述所提的兩級負荷形式而言，三級負荷的供電要求略低，一方面僅需一路電源供電即可，另一方面則可以在供電故障的狀態下優先被切斷。

3 動力照明系統

3.1 動力照明系統主要施工方案及技術措施

（1）工藝流程圖，具體如圖1所示。

圖1 配電柜安裝工藝流程圖

（2）制作槽鋼。以設計圖紙為準，對基礎槽鋼采取焊接處理措施，以形成完整的整體框架，經防腐和整形后，若通過質量檢驗則運至現場將其安裝成型。

（3）施工測量。全面清理槽鋼安裝區域的各類雜物，復測結構層的標高，判斷其是否可達到槽鋼的安裝要求，若存在出入應及時提出并做好處理工作。

（4）安裝槽鋼。根據圖紙的標注，在結構層對應的位置放置好各組基礎槽鋼框架，并借助水準儀完成各組槽鋼的測量，確定最高的一組后在其下方增設斜鐵，同時調整槽鋼以使其達到水平的狀態，并在槽鋼腰部焊接角鋼，以保證其固定程度達到要求。若架構層中留有預埋件，可直接將預埋件和槽鋼焊接，但基礎槽鋼必須保證兩點接地[2]；通過膨脹螺栓的應用將角鋼穩定在結構層上，將設置到位的槽鋼作為基準標高，進而將其他槽鋼安裝到位并固定。表1為基礎槽鋼安裝的允許偏差。

（5）配電柜進場。有時因為工期問題，可能會出現車站地面裝修層施工完畢設備才進場的情況，此時為了防止設備進場過程中出現劃傷、磕壞墻角、臺階、地面、壓壞土建裝修層等問題，本項目部計劃在設備運輸進場前先在地面鋪設包裝紙或纖維板，在墻角、臺階處使用包裝板，防止出現磕傷等問題[3]。

（6）配電柜組立。有序將柜、盤裝置轉至指定位置，先初步調整每面盤、柜，再對盤、柜一端的第一面做針對性的調整，確保無誤后，以此為基準有序調整后續部分，保證水平度和垂直度滿足要求，盤、柜形成緊密貼合的關系，待所有盤、柜調整完再安裝連接螺栓。

（7）安裝固定配電柜?？紤]到盤、柜設備的穩定性要求，利用螺栓將其固定。成列柜固定完畢，使用設備廠家提供的原色油漆對脫落油漆的部位進行補漆。

（8）配電柜接地。根據設備廠家的要求，以合理的方式連接盤、柜的接地銅排。采用軟銅編織線對成列設備的兩端和綜合接地網進行可靠連接。

3.2 動力照明系統試驗、調試方案

3.2.1 單機調試

（1）測試內容。①檢查、測試主回路母線：作業順序為“外觀檢查→相序排列→相間及相對地絕緣電阻測試”；②檢查、測試二次回路：作業順序為“檢查回路接線→測試各支路的絕緣電阻”。

（2）測試方法。①檢查外觀。配電柜表面應滿足“無雜物附著、無劃傷、無剝落”等要求，配電柜柜門和底座兩部分增設接地線路，配電柜間應有公共接地母線；②檢查相序。重點考慮對象為各相兩側和線路的相位，以萬用表為關鍵檢查裝置，保證各處均無誤。

（3）電動機的試驗。①測試工具。電筆、萬用表、測速儀、1000V搖表（兆歐表）、相序檢測器；②測試內容與方法。首先檢測繞組的絕緣電阻和吸收比，再檢測定子繞組的極性并對其連接情況作出判斷，隨后組織空載運轉試驗，最后測定轉速。

3.2.2 系統調試

待所有照明系統與動力系統工程完工后，試驗照明、動力系統，包括所有遠程就地控制線路和動力照明配電線路的檢查、測試[4]。

（1）箱、柜二次回路模擬動作試驗。在正式試驗前斷開負載端，以控制原理圖的相關內容為準模擬動作試驗，期間對繼電器的動作情況做詳細的觀察以及準確的判斷，分析其是否滿足要求。

（2）各箱、柜主回路受電。在操作前斷開負載端，經開關分位后保證電源可以被送至總開關上端；在前述基礎上逐級合上總、分開關，同時對開關的上下端電壓和相位做詳細的檢測以及準確的判斷。

（3）照明回路受電試照。電源送至照明配電箱后合上開關，圍繞回路的布設情況、燈具的啟用情況檢查，確保其可以正常運行。

（4）雙電源互投柜、雙電源互投箱切換調試。在正式調試前有序斷開互投裝置開關、饋出開關，同時調整互投裝置以使其到達手動位；待常用電源相對應的指示燈亮起后按下合閘按鈕，利用萬用表檢測，以確定互投裝置下口電壓，要求實測值控制在許可范圍內；此后，按下常用電源手動分閘按鈕，經檢測后實測電壓值應當為零，否則不達標。

（5）環控遙控照明回路開關調試。斷開照明配電箱饋出開關，送電后合上二次回路開關，此時應保證二次回路處于帶電的工作狀態。

3.2.3 聯合調試

（1）通風風機、風閥的連鎖聯動調試。在環控配電柜處啟用風機回路，經此操作后可以達到自動開啟風道閥門的效果，若其處于打開的狀態則對應風機也將自動開啟。斷開風機回路時，要達到風機先停、閥門再關的效果。以手動的方式關閉站廳某排煙閥（無特定的要求，可以是站廳內的任意一個），排煙風機可自動啟動。在280℃防火閥斷開的模擬操作過程中，保證排煙風機可以隨即暫停運行。

（2）污水泵、排水泵與液位開關的聯動關系調試。經過如下一系列的模擬后分析實際情況：模擬第一臺泵水故障，此運行工況下要求第二臺泵隨即運行；模擬水池液位在超高液位，此時無論是高水位還是超高水位液位開關，各自均要在第一時間隨即閉合，同時兩臺泵應維持穩定運行的狀態；模擬水池液位在高液位，此時高液位開關應快速閉合，并且有一臺泵可以高效運行。

（3）依次對冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔、冷水機組組織調試。四類裝置間形成聯鎖關系，根據此特點，以手動模式先開啟冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔，在此基礎上進一步開啟冷水機組，要求在此方式下冷水機組能順利啟動。

4 動力照明設計要求

（1）應急照明電源。應急照明電源的設置極具必要性，其有利于保證在車站內供電系統發生故障后仍然能夠提供足夠的照明，進而快速疏散人群，規避踩踏等安全事故。在應急照明的設計中，重點考慮的是緊急電力供給系統裝置，正常運營條件下蓄電池保持充電的狀態，遇突發事故時可以及時提供電力支持，發揮出應急照明設施的臨時照明優勢[5]。

（2）地鐵隧道區間配電。車站變電所的重要性不言而喻，其能夠給電力設施的運行提供可靠的電力支持，并且普遍為直接啟動方式供電。有所區別的是，大功率電機實施的是軟啟動的控制模式，此時從用電設備的角度來看，若其屬于一級負荷，則應為之適配一級負荷供電機制，以全方位滿足用電設備的用電需求。

5 地鐵車站照明設計的關鍵技術

（1）動力照明的設計思路。不同于公交、火車等運輸方式，地鐵運輸中所采用的照明方式主要以照射燈光為主，在此領域的動力照明設計工作中，需要密切關注車站用電設施的負荷情況，采取一級或二級負荷的配電形式[6]。

（2）接地。車站接地工作中，較為適宜的是TN-S接地系統，并嚴格控制動力照明系統接地裝置的電阻，要求該值均不超過0.5Ω。對于車站內的插座回路、插座箱及廣告牌均要分別配套漏電開關，以增強此類電力裝置的運行安全性。對于絕緣層受損的情況，則要求電力設施的外殼得到有效地接地處理。

6 結束語

綜上所述，設計人員在設計時要加強和地鐵車站工作人員和設備使用人員之間的溝通，并及時了解目前地鐵照明設計中存在的缺陷與問題，根據現場實際對設計方案進行改進，優化地鐵照明系統，加快地鐵照明系統建設，為提高人們出行需求、滿意度、推動城市發展貢獻更多的力量。