摘要：在各个城市建设发展过程中，地铁受到了人们越来越多的重视，既能满足人们快捷交通的使用要求又节能环保。当然，地铁需要大量的电力作为使用基础，平均每条地铁线路，在一年中需要1×1012kW·h电，其中，10%消耗在照明设施中。所以，为了实现国家提倡的节能减排要求，逐渐使用LED灯作为主要照明设施。通过对应急照明电压系统，进行研究和探讨，将交流电流变为集中直流，运用到实际中得到推广。
关键词：地铁应急照明；配电系统；改进策略
引言
应急照明是建筑物的重要安全设施，同人身安全和建筑物安全紧密相关，地铁车站属于人员密集型场所，尤其地下车站发生火灾或其他灾害时，需保持足够的地面疏散照度，确保人员安全、有序逃离灾害场所，因此GB50157-2013《地铁设计规范》将地下车站应急照明规定为一级负荷中特别重要的负荷。地铁车站EPS供电方案合理性直接关系到人员安全与有序逃离现场的快捷性、方便性及紧急事故处理的可靠性。
1地铁照明的发展
相对于国外，国内的地铁照明兴起较晚，地铁照明在一些大城市普及存在，一般多采用联排面板灯和嵌入式筒灯等实现主要功能照明，设计院的设计风格造型各异，包含色彩的搭配给人的整体感觉都是有差异性的。随着研发的不断摸索创新，新的设计方案已经不仅仅局限在传统的主体功能照明，也添加了主题照明的模式，比如上海地铁12号线就推出了星空主题的视觉感官照明（图1），满足更多客户体验多样化的情景照明，充满浪漫感，深邃感，以新颖性脱颖而出。厦门地铁推出了白鹭异型灯（如图2），实现照明的同时，也代表城市的标志象征意义。
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图1上海地铁星空主题照明 图2白鹭异型灯
2地铁应急照明配电方式
（1）应急照明采用EPS集中电源，作为正常照明的一部分，由充电机、蓄电池组、逆变器、自动切换装置等组成，正常情况下，蓄电池处于浮充状态，由两路电源在应急照明电源室切换后供电。当两路交流电源都失电后，由逆变器供电。应急照明连续供电时间≥60min，蓄电池初装容量在事故状态下应满足≥90min的用电要求，EPS设置旁路开关，用于设备检修。
（2）在站厅及站台两端的设备房各设一个照明配电室，负责车站及相邻半个区间的照明配电和控制，每个照明配电室设两个照明总箱，电源引自不同低压母线。以车站中心线为界，交叉向工作照明、节电照明供电。
（3）照明配电室内均设置设备区照明配电箱，电源引自0.4kV低压开关柜。
（4）区间照明由EPS电源供电，每段区间按两个三相回路交叉供电。区间疏散指示照明采用单独回路配电。
（5）一般照明电压偏差允许值：±5%；室外照明、区间照明等电压偏差允许值：-10%～+5%。
3地铁应急照明配电系统的改进策略
3.1应急电源的选择
我国相关规定中对应急电源的基本分类已经做出了明确标注，首先是独立于正常电源的发电机组，这种电源可以承受的停止供电时间为15s以上；其次是UPS不间断电源，该种电源适用于允许中断供电时间为毫秒级的负荷；第三种是EPS应急电源，适用于允许中断供电时间为0.25s以上的负荷；第四种是有自动投入装置的有效地独立于正常电源的专用馈电线路，适用于允许中断供电时间1.5s或0.6s以上的负荷；最后一种电源是蓄电池，可以承担小容量的负荷。第一种发电机组电源实际上是一种旋转型后备电源。而EPS及UPS的电源属性为静止型，该类后备电源的突出性优势在于装置小、电源启动过程时间短、后期维护工作简单、环保以及过载能力强等，目前静止型后备电源已经被广泛应用于我国地铁应急照明系统中。UPS和EPS的运行原理以及电路相差无多，其主要差异性表现在应用对象上。UPS主要被用于网络通信类与精密仪器等敏感类电子设备方面，为其提供不间断电源，从而避免相关设备由于断电影响而造成经济损失。EPS多被应用于突发性供电故障情况中，为确保电力保障和消防联动的需要，为消防救灾的用电设备和照明设备提供应急或者不间断电源，防止人类的健康以及生命安全受到威胁，其产品技术投入应用之前需要经过公安部消防认证监督，同时还要针对设备的安装过程进行消防验收。EPS针对电源的荷载能力、供电安全性及后备时间等方面有着较高的要求，而UPS则对电源的品质和零中断具有较高的要求。因此，我国地铁车站的应急照明基本都选用静止型电源中的EPS。
3.2电线（缆）的选择与敷设
（1）根据系统的额定电压、敷设方式、负荷大小等，按允许载流量初选电缆（线），环境及敷设条件修正，电压损失、热稳定校验。（2）地下车站电线电缆均选用无卤、低烟、阻燃型，电缆阻燃级别≥B1级，电线阻燃级别≥A类。火灾时仍需工作的电缆电线选用无卤低烟阻燃A类耐火电线（WDZAN-BYJ）、无卤低烟阻燃B1级耐火电缆（WDZB1N-YJY）；其中应急照明电源装置的进线电缆采用矿物绝缘电缆。（3）应急照明金属管暗敷时保护层厚度≥30mm，明敷设应穿管、线槽保护，并应采取防火保护措施。（4）站台板下安全特低电压照明回路导线采用穿难燃PVC管保护方式明敷或暗敷。（5）区间应急照明灯具配电线管敷设时每隔1m用卡箍固定在灯具下方，钢管固定安装高度距疏散平台表面≥2m。区间疏散指示配电线管敷设时每隔1m用卡箍固定在疏散指示灯下方100～160mm处。（6）所有出入人防密闭墙、临战封堵处的电缆电线需敷设于密闭套管内，并进行密闭处理，选用热镀锌钢管（厚度≥2.5mm）。
3.3照明直流系统配电方案
3.3.1直流电压等级选择
压降计算：在地铁站台板下，要形成安全的照明回路，每个区间内最大安置25盏灯，每盏灯10W，最大功率时0.25kW，按照200m计算，使用2x6mm2电线。在降压5%的要求内，结合以上参数计算回路电压：
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式中，Un为系统标称电压，kV；P为负荷有功功率，kW；L为线路长度，km；△Ua为电缆每公里的电压损失（受温度及其他因素影响），%；△U为电压降百分数，%。
对照明安全，保证6mm2截面积，在供电时，电压要大于16V，线路在200m以上，并且功率是0.25kW的要求。
3.3.2直流方案供电质量
在配电系统中，由于非线性负载存在，产生谐波，存在UPS、逆变器、开关电压和整流器中。在直流配电过程中，由于整流模块集中出现，和其中晶体管等器件的原因，当正弦波流经此处时，会有非正弦电压波形、电流波形谐波同时出现。
3.3.3照明直流系统智能控制技术
1）直流载波调光
在直流配电模式下，电源是稳定的直流电。所以，在这个电源上，保持稳定性的基础上，加入部分频率载波信号。加入载波信号的同时，也可将调光信号加入其中。在末端的灯具，通过解码时驱动器工作，并识别调光产生的信号。
2）DALI调光
在通过对比后，使用DALI单等调光技术，在实际应用中，要比直流载波更具有稳定性。伴随地铁的不断发展，在光与装修之间，要更充分的融合在一起。而DALI就具有此特点，能逐步推广到市场中，并且价格不断下降。
结语
本文结合相关规范要求，在应急照明配电箱设置双电源切换箱，满足规范要求，同时也通过系统重新优化搭接后，相当于在整个应急照明配电系统外加了一套保护伞，提高了系统供电可靠性。
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论文作者:孙语
论文发表刊物:《基层建设》2019年第30期
论文发表时间:2020/3/16
标签：电源论文; 地铁论文; 电压论文; 调光论文; 系统论文; 负荷论文; 区间论文; 《基层建设》2019年第30期论文;