中铁上海设计院集团有限公司天津分院（天津）300073
摘要：近几年来，随着我国经济水平的不断提高，城市规模的不断扩大，人民生活水平也在不断提高。地铁建设正式国家为了缓解交通压力、方便百姓出行等问题所采取的有力措施。在地铁项目的建设中，动力照明系统为其他系统提供了基础的保障，也是较为关键的建设要点。本文主要对该系统的设计范围及原则,系统构成,设计要点等方面对该系统进行了探析。
关键词：地铁设计，低压配电，动力照明系统
一、地铁动力与照明系统设计范围和原则
车站设置降压变电所或牵引降压变电所，动力照明专业以其400V开关柜出线端为起点，为含车站和相邻半区间范围内动力照明设备配电。设计范围主要包括：车站动力、照明设备配电及控制设计；车站动力、照明设备的选型和安装设计；车站低压电缆、管线的选型及敷设设计；车站机电系统接地及车站防雷设计；人防配套的动力及照明配电设计；与相关专业的接口配合设计。
根据《地铁设计规范》，地铁机电设备及照明用电负荷按其不同的用途和重要性分为三级。
一级负荷包括综合监控系统设备、通信系统设备、信号系统设备、火灾自动报警系统设备、人防设备、防火卷帘门、消防疏散用自动扶梯、消防电梯、防排烟及各类防火排烟阀等。其中专用通信系统、信号系统、火灾自动报警系统、自动灭火系统设备及变电所操作电源、应急照明等为一级负荷中特别重要的负荷。二级负荷包括非事故风机及风阀、污水泵、非消防疏散自动扶梯、出入口电梯、设备管理房照明、维修电源等。二级负荷配电从0.4kV降压变电所一、二级负荷母线引一路电源至末端设备配电箱或设备。当一台变压器退出运行时，0.4kV降压变电所的母联开关自动闭合，退出运行变压器所带的二级负荷由另一台变压器负责供电。
其它不属于一、二级负荷的如广告照明、电开水器、保洁电源、空调冷水系统、备用空调等为三级负荷。从0.4kV降压变电所的三级负荷母线引一回电源至末端设备配电箱或设备；当供电系统为非正常运行方式时，三级负荷自动切除。
二、地铁动力与照明系统设计要点
2.1动力系统设计
2.1.1动力配电原则
①采用放射式和树干式相结合，重要设备以放射式为主的方式为车站以及设计范围内区间的动力设备供电。②系统采用三相四线制配电，并采用TN-S接地保护系统。③变压器二次侧至用电设备之间的低压配电级数不宜超过三级；对非重要负荷供电时，可超过三级。④地下车站在车站两端设备区、设备集中处分别设置环控电控室，对通风空调设备实现配电、保护和控制。在各站厅、站台配电室内各设置两面一级负荷小动力配电箱，并在站厅层的配电室内设置一面消防小动力双切箱，电源分别引自不同低压负荷母线，为分散的消防小动力配电。设置一面三级小动力配电箱，负责为不重要的分散小动力设备配电。另外，消防专用的通风空调电控柜采用单母线不分段的主接线型式，两路电源一用一备，二级负荷的通风空调电控柜采用单电源进线的方式。
2.1.2控制方式
①动力设备控制方式应根据设备各系统控制要求相应实现就地控制、FAS系统集中控制、综合监控系统统一监控等要求的设计。②一般动力设备采用直接启动方式，大型动力设备（以各项目技术规定为准）采用软启动方式。③车站通风设备根据其工艺要求采用变频控制，当在火灾工况时需要切换到工频运行方式。④环控设备设就地控制和集中控制，集中控制由环控电控室或通过综合监控系统实现，就地控制具有优先级。
2.2照明系统设计
2.1.1照明设计原则车站照明由站台、站厅一般照明、设备房管理房照明、导向照明、应急照明（包括备用照明和疏散照明）、出入口照明、安全电压照明、广告照明和区间照明组成，区间照明由区间一般照明、区间应急照明及区间疏散指示照明组成。在车站站厅层、站台层、（设备层）两端各设置一个照明配电室，照明配电箱集中设置于此处，为确保车站各项功能正常发挥。
结合地铁工程特殊性，公共区照明配电以车站中心线为界，中心线两侧的公共区照明分别于照明配电室内设置两面照明总配电箱，两面照明总配电箱的两路电源分别引自变电所的两段低压母线，每面总箱内分别设置工作照明和节电照明回路，公共区照明灯具交叉配线，各负责50%公共区正常照明负荷，既满足地下车站公共区照明一级负荷双电源的供电要求，又经济合理，节约成本。
2.2.2应急照明系统
地铁作为城市主要交通干线之一，供电可靠性要求很高，为保障运输的安全畅通，在地下车站和地下区间各场合均应设置应急照明。应急照明有分散供电和集中照明2种方式。其中分散式供电其采用应急灯，电源直接由动力照明变压器供给的方式运行，该方式存在运行维护困难的缺点，目前地铁工程均采用集中式供电，在车站设置应急照明系统。在车站相应照明配电室内（以具体项目技术要求为准）各设一套EPS，两路电源分别引自降压变电所低压柜一、二级负荷两段，负责车站应急照明、区间应急照明、疏散指示照明、应急类导向照明等。
2.2.3智能照明控制系统
车站公共区正常照明采用智能照明控制方式，该系统自成体系，并作为子系统集成到地铁管理系统中。各功能模块分别安装在对应系统箱内，通过控制电缆连接，各分支线通过线路连接器连接成一个系统。该系统带有定时器且时间可方便调整，以对照明进行定时控制。应急照明、应急导向、设备区照明配电箱不在智能照明控制系统控制范围内。两种控制方式均可有效节约运营电能，而智能照明控制系统更加灵活和多样化。
2.3大功率远距离线缆保护
因地铁工程特殊性，需要为区间废水泵，区间隧道排烟风机等设备供电，其兼具用电负荷等级高，设备容量大，供电距离长的特点，设计中需从电压损耗，经济电缆截面等方面，提供安全可靠经济合理的电缆选型。
风机启动要满足规范要求：①电动机起动时，其端子电压应能保证机械要求的起动转矩，且在配电系统中引起的电压波动不应妨碍其他用电设备的工作。②交流电动机起动时，配电母线上的电压应符合下列规定：配电母线上接有照明或其他对电压波动较敏感的负荷，电动机频繁起动时，不宜低于额定电压的90%；电动机不频繁起动时，不宜低于额定电压的85%。（“频繁”是指每小时起动数十次以致数百次。）线缆保护选型示例如图1所示。
图1中区间隧道风机TVF-112-A1设置于通风机房内，容量90kW。电源引自环控电控室一二级负荷母排NLH11，供电距离160m。考虑电缆自然弯曲度，进出线等条件：电缆长160×1.2=192m，Pe=90kW，Ij=170.9A。选用低烟无卤型电缆WDZBN-YJY23 2（3×150+2×70）。该段进线柜Pj=185.5kW，Ij=351A。考虑最大功率风机TVF-112-A1启动，其他用电负荷正常运行，启动电流取3.5倍，为598.15A。NLH11启动电流为748.25A。
运行压降：0.074×0.192×351=4.3%
启动压降（估）：0.074×0.192×778.25=9.46%
运行、启动压降均满足规范要求。
结语
地铁工程建设中，地铁的铺设和设计是整个工程骨架的搭建，动力照明系统作为各机电设备实现运行和控制的“血管”，对工程运营的可靠畅通高效节能起着举足轻重的作用，我们还需要认真分析和总结，不断改进，协调保证车站机电设备的有序工作，降低运行能耗，减少运营成本。
参考文献
[1]GB50157-2013《地铁设计规范》[S].北京；中国计划出版社，2013.
[2]GB50055-2011《通用用电设备配电设计规范》[S].北京；中国计划出版社，2012.
作者简介
米海亭（1988.10-），男，河北石家庄人，石家庄铁道大学电气工程学硕士，助理工程师，单位：中铁上海设计院集团有限公司天津分院研究方向：轨道交通动力照明节能设计。
论文作者:米海亭
论文发表刊物:《电力设备》2016年第10期
论文发表时间:2016/7/23
标签：负荷论文; 系统论文; 车站论文; 设备论文; 动力论文; 区间论文; 地铁论文; 《电力设备》2016年第10期论文;