西安轨道交通消防站供电方案

魏 海 洋

(中铁第六勘察设计院集团有限公司, 天津 300308)

0 引 言

消防站工程为特殊的公共建筑项目。随着我国城市轨道交通网络的迅猛发展,为轨道交通系统服务的消防站更有其特殊地位和可靠性要求[1-4]。

1 项目概况

西安市轨道交通消防大队消防特勤站工程建设项目位于西安地铁四号线航天城车辆段地块主出入口东侧,共计4个建筑单体,主要包括特勤消防站综合楼、食堂、门卫和消防训练塔,总建筑面积约为5 860 m2。该项目完善西安市城市轨道交通系统消防基础设施,提高轨道交通消防灭火救援能力。消防站总平面图如图1所示。

图1 消防站总平面图

该项目建设主要满足西安市轨道交通系统的消防需求,并服务于周边7 km2辖区。工程供电方案的选取既要考虑消防站工程自身的特点,还应结合轨道交通系统的重要性进行综合比较分析,选出既能满足供电功能要求,又兼顾可靠性、可维护性、经济性的方案。

2 供电方案

根据GB 51054—2014《城市消防站设计规范》[1]规定,并结合该站建筑室外消防用水量大于25 L/s的情况,消防控制、应急照明、排烟风机等消防用电和通信室、车库卷闸按二级负荷考虑,其余普通照明、空调等按三级负荷考虑。经统计,负荷总计算容量为300 kW,其中二级负荷为50 kW。

根据该工程特点,结合周边电源情况等因素综合分析研究,共有4种供电方案可供选择。

2.1 方案一

据电源调查,消防站的周边有一座双电源供电的35 kV航天城车辆段牵引降压混合变电所变配电所,35 kV高压柜有预留间隔,距离约为300 m。供电方案为接引两路高压35 kV电源,互为备用,并设置成套箱式变压站1台,对二级负荷进行末端ATS双电源切换配电。方案一供电系统如图2所示。

方案一有如下特点:

(1) 可靠性高。根据规范规定,二级负荷只要求有双回路供电即可,由于该消防站服务于轨道交通系统,可提高标准,按一级负荷的标准进行配置,即接引两路独立的高压双电源进行供电,可靠性高。

(2) 可维护性好。方案中高压柜、成套箱式变电站、配电箱柜及高低压电缆都为普通电气产品,正常维护即可,不需要在平时特殊检修。

(3) 经济性差。方案需要在高压电源变电站配置35 kV GIS高压柜共2台(25万元/台),内含2套高低压柜及2台250 kVA变压器的成套箱变共1台(95万元/台),高压电缆直埋敷设600 m(100万元/km),投资共计约为205万元。

2.2 方案二

据电源调查,消防站周边的35 kV航天城车辆段牵引降压混合变电所变配电所;变配电所内低压柜也有0.4 kV预留回路和容量。供电方案为接引一路高压35 kV主电源,一路0.4 kV备用电源,并设置成套箱式变压站1台,对二级负荷进行末端ATS双电源切换配电[5-6]。方案二供电系统如图3所示。

方案二有如下特点:

(1) 可靠性高。同方案一的分析,按一级负荷标准进行配置,即接引两路独立的高低压双电源进行供电,可靠性高。

(2) 可维护性好。可维护性同方案一。

图3 方案二供电系统

(3) 经济性较好。方案需要在高压电源变电站配置35 kV GIS高压柜1台(25万元/台),内含1套高低压柜及1台400 kVA变压器成套箱变共1台(50万元/台),高压电缆直埋敷设300 m(100万元/km),低压电缆直埋敷设700 m(30万/km),投资共计约为126万元。

2.3 方案三

电源调查同方案二。供电方案为接引一路高压35 kV主电源,在消防站内设置1台三相混合型EPS做为备用电源,对二级负荷进行末端ATS双电源切换配电。方案三供电系统如图4所示。

图4 方案三供电系统

方案三有如下特点:

(1) 可靠性较高。电源一路接引自地铁高压电网,一路来自于自备EPS。由于为消防站供电的主电源回路可靠性高,EPS做为备用电源,电池配置只考虑高压检修时间,一般不超过6 h,但一旦出现极端情况,故障短时难以修复,备用电源存在时间不足的风险,故可靠性较高。

(2) 可维护性较好。方案中高压柜、成套箱式变电站、配电箱柜及高压电缆都为普通电气产品,正常维护即可,但三相混合型EPS电池配置多,日常需要对电池进行维护。

(3) 经济性较差。该方案主电源同方案二,备用电源为1台75 kW三相混合型EPS,电池按150 Ah配置(35万元/台),电池一般寿命按5年考虑,初期投资共计约为140万元,每5年需要重新更换电池,每次需花费约为20万元。

2.4 方案四

电源调查同方案二。供电方案为接引一路高压35 kV主电源,在消防站内设置1台柴油发电机做为备用电源,对二级负荷进行末端ATS双电源切换配电。方案四供电方案如图5所示。

图5 方案四供电系统

方案四有如下特点:

(1) 可靠性较高。电源一路接引自地铁高压电网,一路来自于柴油发电机,但由于柴油发电机与电网电源相比存在稳定性的缺点,故可靠性较高。

(2) 可维护性较好。方案中高压柜、成套箱式变电站、配电箱柜及高压电缆都为普通电气产品,正常维护即可,但柴油发电机需要对进行特殊维护。

(3) 经济性好。该方案主电源同方案二,备用电源为1台100 kVA柴油发电机(12万元/台),投资共计约为117万元。

3 综合分析

消防站供电方案性能比较如表1所示。

表1 消防站供电方案性能比较

从表1可知,4种方案的供电方式都可以满足消防站用电负荷等级的配电要求,从专业技术角度,方案一和方案二的可靠性和可维护性最好,方案三最容易配置,方案四的经济性最好,各种方案各有特点和优势。

通过对消防站的供电方案分析研究,结合轨道交通消防站的服务对象的重要性等级,若轨道交通供电系统采用集中供电方式,35 kV或10 kV变配电所高压柜间隔充裕的地区,两路独立电源容易取得,推荐采用方案一或者方案二,相当于具备一级负荷的供电能力,可靠性高[7-8]。对于电网不发达,轨道交通供电系统采用分散供电方式,两路电源不容易获取的区域,若环境噪声敏感,且为了配置方便,可采用方案三;若环境噪声不敏感,可选用方案四,经济性好。

4 结 语

通过4种方案的分析可知,消防站供电方案的选取应结合具体工程的特点,综合各种因素进行分析。