浅谈城市轨道交通高架车站低压配电系统的设计

高典璞

（北京中外建建筑设计有限公司西北分公司，陕西西安　710075）

浅谈城市轨道交通高架车站低压配电系统的设计

高典璞

（北京中外建建筑设计有限公司西北分公司，陕西西安710075）

本文关注城市轨道交通高架车站低压配电（又称动力照明）系统的设计，城市轨道地铁地下车站与高架车站在设计上有所区别，本文分别从地铁高架车站低压配电系统的变电所设计方案、动力设计方案、照明设计方案以及防雷接地方案进行了逐一论述，提出了原则性和方向性的设计思路，为地铁高架车站低压配电系统设计人员的提供一定参考。

地铁低压配电系统高架车站

近几年来，城市轨道交通在我国得到了较快发展，目前进入了地铁建设的快速期，但由于地下车站的建设造价高，工期长，越来越多的地铁线路选择采用高架形式建设地铁车站，高架车站与地下车站的建筑形式差别很大，在低压配电（又称动力照明系统）中有很大的区别，本文就高架车站低压配电系统的设计内容进行说明，为其它同行提供设计思路和共同探讨。

1　工程概述

1.1项目概况

本文以西安地铁三号线一期工程高架车站香北路站为案例进行说明，香北路站车站沿西安市香北路，呈东西向布置，为路中三层侧式高架车站，车站全长118米，标准段宽度21.6m，有效站台长度114m，侧式站台宽为7.2m。

低压配电（动力照明）系统的设计范围：为车站主体、附属。以及车站相邻两端各半个区间的变电所、动力、照明设备的配电与控制，设备之间的接口设计及与其它相关专业的接口配合设计；防雷、接地安全及过电压保护设计。

1.2主要设计原则

（1）低压配电与照明系统设备容量按近期最大负荷设计，并考虑一定的裕量。

（2）低压配电与照明系统的设计应安全可靠、经济适用，技术先进，操作方便并具有一定的灵活性。

（3）低压配电系统采用220V/380V三相四线制配电方式，并采用TN-S接地保护系统。

（4）自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。

（5）电气设备电压波动范围：电气设备端子供电电压偏差允许值：电动机为+5%～-5%，一般照明为+5%～-5%，区间照明为+5%～-10%。大电机起动时，降压变电所或环控电控室低压母线电压降不大于10%。

（6）贯彻实施国家有关节能规定，在设计中应采用节能效果好的设备和采取必要的谐波治理措施。

2　变电所设计方案

2.1负荷分级及供电方式

地铁高架车站低压配电与照明系统用电负荷按其不同的用途和重要性分为一、二、三级：

（1）一级负荷：应急照明、变电所操作电源、FAS（火灾自动报警系统）、消防系统设备、消防电梯、通信系统设备、SIG（信号系统）、PSCADA（电力监控系统）、ISCS（综合监控系统）、AFC（自动售检票系统）、兼作疏散用的自动扶梯、站台门（包括全高屏蔽门和半高安全门）等。其中应急照明、FAS、SIG、ISCS、PSCADA、AFC等为特别重要负荷。

（2）二级负荷：地上站厅站台照明、附属房间照明、普通风机及其风阀、污水泵、电梯、自动扶梯、区间维修电源等。

（3）三级负荷：空调制冷及水系统设备、广告照明、清洁设备、电热设备等。

2.2变电所低压配电设计

本站在车站重负荷端左端首层设一座牵引降压变电所，负责整个车站及相邻两侧半个区间的供电。

（1）低压主接线及运行方式。0.4kV主接线采用单母线分段接线，设母联断路器，两段母线分别由两台变压器供电，每段母线下设三级负荷母线段及三级负荷总开关。

（2）控制与信号。变电所0.4kV低压进线开关、母联开关及三级负荷总开关控制与信号纳入车站电力综合监控系统，设现场和集中遥控两种控制方式。各馈出回路设现场控制。

（3）保护与测量。车站设防电气火灾的防剩余电流报警系统保护，保护电器作用于信号。火灾漏电保护监测点设配电箱照明回路出线端，火灾漏电保护控制器放在车控室。

通过智能低压元件实现变电所回路（主要包括进线、母联、三级负荷总开关）的测量、控制、监视等功能，实现对变电所各馈出回路运行状态的监视功能，并将数据上传至SCADA。

3　动力设计

3.1动力配电系统与配电方式

（1）动力设备采用以放射式为主、树干式为辅的配电方式。（2）动力负荷与照明负荷自变电所低压馈线开始分开配电。（3）站厅站台照明配电室内设两面一二级负荷动力箱，为各自供电范围内的一二小动力负荷供电。

（4）区间每隔100米及道岔处设置动力检修插座箱一套。每个动力检修插座箱的容量为20kW，箱内设漏电保护开关，防护等级IP65。回路的供电容量按同时只有一个动力检修插座箱使用计算。

3.2保护及测量

（1）配电线路和设备设置短路、过负荷和接地故障等保护方式。

（2）对于突然断电比过负荷造成的损失更大的线路，其过负荷保护应作用于信号而不应作用于切断电路。

（3）凡乘客可能触及到的设备如：屏蔽门体、自动扶梯、AFC设备、维修电源插座箱等设漏电开关保护。

（4）商铺配电箱、银行电源箱、民用通信电源箱等与地铁运营无联系的配电箱均设有电度表。

3.3控制和信号

各类动力设备的控制分为三级控制（就地级、车控室级以及中央级）、三级管理分为（车控室级、中央级以及线网级）。不同的设备类型，其控制和管理的等级也有所不同。

比如通风空调系统的各类设备，点控时一般采用车控室级控制，以及就地级控制。在走模式或时间表的工况下，一般采用中央级控制。所以为三级控制三级管理。

一些消防相关的设备比如消防泵、消防电梯、出入口扶梯等，由于需要看到现场的情况决定控制方案，因此不适合由中央级控制。一般由车控室级控制以及现场就地控制。但消防设备的状态非常重要，一般要纳入中央级以及线网级的管理中，因此，此类设备应为两级控制，三级管理。

4　照明设计

车站照明分为工作照明、节电照明、应急照明、导向标志照明、值班照明、广告照明、安全特低电压照明等。

4.1照明布置

工作照明、节电照明和广告照明均可为车站提供照度，因此，在布置时，应将广告照明作为工作照明，其照度一同计算在照度中。节电照明与工作照明相互间隔布置，节点照明的照度应至少为正常照度时的一半，保证基本运营需求。

在站台边（屏蔽门处）、上下行扶梯和楼梯口、自动售检票设备安装处设置节电照明。

应急照明包括疏散照明，兼做值班照明，照度不低于正常照度的10%。

在车站站厅、站台的出口处、通向站外的出入口通道、附属用房区的通道等处设置疏散照明和疏散指示标志。

疏散标志照明由出口标志灯和指向标志灯等组成。在站台、站厅、楼梯、通道及通道转弯处附近，应设置的疏散指示标志灯。在车站出口和其它通向站外的应急出口处均设置带语音的出口标志灯。在区间设置可变方向的疏散指向标志灯，疏散指向标志灯事故时通过远程指令控制光源，改变疏散指示方向。

应急照明应均匀地布置在公共区内，但在上下行扶梯和步行梯口、自动售检票设备安装处附近应考虑具有一定的照度，以确保旅客安全。

变电所电缆夹层、站台板下及高度低于1.8米的风道、事故风道、进人电缆通道设置交流36V安全特低电压照明。

4.2照明控制

（1）车站公共区照明由车站控制室控制、配电室控制两级控制。并将公共区照明、广告照明按照节电要求纳入环境与设备监控系统（BAS）控制。

（2）车站区间疏散指示照明采用智能疏散控制系统，火灾时，根据火灾部位自动调整疏散指示灯的指向。

（3）设备管理用房照明采用开关就地控制，其中应急照明采用双控开关控制。

4.3应急照明电源

每层设置的EPS装置室均与同侧的照明配电室合用，负责车站该侧应急照明配电。本站共设五处照明EPS装置室。应急照明电源设备正常电源由降压变电所两段不同低压母线以双回路供电。应急照明的EPS装置容量在事故状态下应满足不少于1.5小时的用电要求。附属房间应急照明采用就地控制，设置双控照明开关。火灾时应急照明不受此照明开关控制，FAS专业可以强制启动应急照明。

5　防雷、接地及安全

本站设置综合接地网，接地电阻≤0.5欧。强弱电设备工作接地、防雷接地、保护接地共用统一接地装置。

高架站设建筑防雷保护。车站屋面上的所有金属突出物均应与屋面上的防雷装置可靠连接，宜利用建筑物金属屋面作为接闪器。

车站通信系统、信号系统、火灾自动报警系统等弱电系统设防雷电磁脉冲的过电压保护。

［1］GB50157-2003.地铁设计规范［S］.

［2］张庆贺，朱合华，庄荣，等.地铁与轻轨［M］.西安：人民交通出版社，2006.

［3］旷凌云，艾毅.智能低压配电系统在地铁中的应用分析［J］.电子世界，2014（17）.

［4］曾家凡.智能低压配电系统在地铁中的应用探讨［J］.门窗，201 4（05）.

［5］吴昊.地铁低压配电系统供电可靠性的分析［J］.科技资讯，201 5（1 0）.

高典璞（1982—），男，辽宁大连人，本科，工程师，从事建筑电气的设计和研究工作。