轨道交通车站动力与照明供电技术

张升学

中交一航局安装工程有限公司

1 实例概况

哈尔滨地铁3号线二期工程，正线全长32.180km。沿线设站共计31座，均为地下站，含换乘站8座，平均站间距1060m；最大站间距为太平桥站至靖宇公园站区间，长1930m；最小站间距为珠江路站至湘江路站区间，长630m。

2 地铁车站照明设计分类及供电要求

2.1 负荷分类

根据《地铁设计规范》（GB 50157—2012）可知，地铁站的各类用电设备均存在特定的负荷等级，各级均涵盖特定的对象：一级负荷，诸如站台门、信号、通信等；二级负荷，诸如一般照明、排水泵等；三级负荷，诸如广告照明、冷冻机组等。

2.2 供电要求

（1）一级负荷。交叉配电指的是区间和站厅的一般配电，为两段低压母线各自负载50%的配电需求。若区间和站厅存在断电现象则及时启用应急照明模式，依托于应急设施的稳定运行，给应急照明设备提供电力支持，使其可以满足照明需求[1]。实际运行中主要可细分为如下两种工况。

①两路交流电源相互配合以满足电能的供应需求，实施的是“一使用、一备用”的模式，可以视实际情况在两种模式间灵活切换。若交流电源无法满足电能供应需求，则启用蓄电池，向应急设备提供足量的电能。

②环控设备的消防负荷供电，通过对两段低压母线的应用，将电源引至双电源柜（此装置设置在环控室内），按规范做好双电源自动切换操作后，进一步运行单回路，从而向环控设备供电。

（2）二级负荷。二级负荷的显著特点在于仅存在一路电源，应当在0.4kV的母线上以并联的方式增设断路器，通过该装置的应用确保在发生故障时高效完成自主切换动作。

（3）三级负荷。较之于前述所提的两级负荷形式而言，三级负荷的供电要求略低，一方面仅需一路电源供电即可，另一方面则可以在供电故障的状态下优先被切断。

3 动力照明系统

3.1 动力照明系统主要施工方案及技术措施

（1）工艺流程图，具体如图1所示。

图1 配电柜安装工艺流程图

（2）制作槽钢。以设计图纸为准，对基础槽钢采取焊接处理措施，以形成完整的整体框架，经防腐和整形后，若通过质量检验则运至现场将其安装成型。

（3）施工测量。全面清理槽钢安装区域的各类杂物，复测结构层的标高，判断其是否可达到槽钢的安装要求，若存在出入应及时提出并做好处理工作。

（4）安装槽钢。根据图纸的标注，在结构层对应的位置放置好各组基础槽钢框架，并借助水准仪完成各组槽钢的测量，确定最高的一组后在其下方增设斜铁，同时调整槽钢以使其达到水平的状态，并在槽钢腰部焊接角钢，以保证其固定程度达到要求。若架构层中留有预埋件，可直接将预埋件和槽钢焊接，但基础槽钢必须保证两点接地[2]；通过膨胀螺栓的应用将角钢稳定在结构层上，将设置到位的槽钢作为基准标高，进而将其他槽钢安装到位并固定。表1为基础槽钢安装的允许偏差。

（5）配电柜进场。有时因为工期问题，可能会出现车站地面装修层施工完毕设备才进场的情况，此时为了防止设备进场过程中出现划伤、磕坏墙角、台阶、地面、压坏土建装修层等问题，本项目部计划在设备运输进场前先在地面铺设包装纸或纤维板，在墙角、台阶处使用包装板，防止出现磕伤等问题[3]。

（6）配电柜组立。有序将柜、盘装置转至指定位置，先初步调整每面盘、柜，再对盘、柜一端的第一面做针对性的调整，确保无误后，以此为基准有序调整后续部分，保证水平度和垂直度满足要求，盘、柜形成紧密贴合的关系，待所有盘、柜调整完再安装连接螺栓。

（7）安装固定配电柜。考虑到盘、柜设备的稳定性要求，利用螺栓将其固定。成列柜固定完毕，使用设备厂家提供的原色油漆对脱落油漆的部位进行补漆。

（8）配电柜接地。根据设备厂家的要求，以合理的方式连接盘、柜的接地铜排。采用软铜编织线对成列设备的两端和综合接地网进行可靠连接。

3.2 动力照明系统试验、调试方案

3.2.1 单机调试

（1）测试内容。①检查、测试主回路母线：作业顺序为“外观检查→相序排列→相间及相对地绝缘电阻测试”；②检查、测试二次回路：作业顺序为“检查回路接线→测试各支路的绝缘电阻”。

（2）测试方法。①检查外观。配电柜表面应满足“无杂物附着、无划伤、无剥落”等要求，配电柜柜门和底座两部分增设接地线路，配电柜间应有公共接地母线；②检查相序。重点考虑对象为各相两侧和线路的相位，以万用表为关键检查装置，保证各处均无误。

（3）电动机的试验。①测试工具。电笔、万用表、测速仪、1000V摇表（兆欧表）、相序检测器；②测试内容与方法。首先检测绕组的绝缘电阻和吸收比，再检测定子绕组的极性并对其连接情况作出判断，随后组织空载运转试验，最后测定转速。

3.2.2 系统调试

待所有照明系统与动力系统工程完工后，试验照明、动力系统，包括所有远程就地控制线路和动力照明配电线路的检查、测试[4]。

（1）箱、柜二次回路模拟动作试验。在正式试验前断开负载端，以控制原理图的相关内容为准模拟动作试验，期间对继电器的动作情况做详细的观察以及准确的判断，分析其是否满足要求。

（2）各箱、柜主回路受电。在操作前断开负载端，经开关分位后保证电源可以被送至总开关上端；在前述基础上逐级合上总、分开关，同时对开关的上下端电压和相位做详细的检测以及准确的判断。

（3）照明回路受电试照。电源送至照明配电箱后合上开关，围绕回路的布设情况、灯具的启用情况检查，确保其可以正常运行。

（4）双电源互投柜、双电源互投箱切换调试。在正式调试前有序断开互投装置开关、馈出开关，同时调整互投装置以使其到达手动位；待常用电源相对应的指示灯亮起后按下合闸按钮，利用万用表检测，以确定互投装置下口电压，要求实测值控制在许可范围内；此后，按下常用电源手动分闸按钮，经检测后实测电压值应当为零，否则不达标。

（5）环控遥控照明回路开关调试。断开照明配电箱馈出开关，送电后合上二次回路开关，此时应保证二次回路处于带电的工作状态。

3.2.3 联合调试

（1）通风风机、风阀的连锁联动调试。在环控配电柜处启用风机回路，经此操作后可以达到自动开启风道阀门的效果，若其处于打开的状态则对应风机也将自动开启。断开风机回路时，要达到风机先停、阀门再关的效果。以手动的方式关闭站厅某排烟阀（无特定的要求，可以是站厅内的任意一个），排烟风机可自动启动。在280℃防火阀断开的模拟操作过程中，保证排烟风机可以随即暂停运行。

（2）污水泵、排水泵与液位开关的联动关系调试。经过如下一系列的模拟后分析实际情况：模拟第一台泵水故障，此运行工况下要求第二台泵随即运行；模拟水池液位在超高液位，此时无论是高水位还是超高水位液位开关，各自均要在第一时间随即闭合，同时两台泵应维持稳定运行的状态；模拟水池液位在高液位，此时高液位开关应快速闭合，并且有一台泵可以高效运行。

（3）依次对冷冻泵、冷却泵、冷却塔、冷水机组组织调试。四类装置间形成联锁关系，根据此特点，以手动模式先开启冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔，在此基础上进一步开启冷水机组，要求在此方式下冷水机组能顺利启动。

4 动力照明设计要求

（1）应急照明电源。应急照明电源的设置极具必要性，其有利于保证在车站内供电系统发生故障后仍然能够提供足够的照明，进而快速疏散人群，规避踩踏等安全事故。在应急照明的设计中，重点考虑的是紧急电力供给系统装置，正常运营条件下蓄电池保持充电的状态，遇突发事故时可以及时提供电力支持，发挥出应急照明设施的临时照明优势[5]。

（2）地铁隧道区间配电。车站变电所的重要性不言而喻，其能够给电力设施的运行提供可靠的电力支持，并且普遍为直接启动方式供电。有所区别的是，大功率电机实施的是软启动的控制模式，此时从用电设备的角度来看，若其属于一级负荷，则应为之适配一级负荷供电机制，以全方位满足用电设备的用电需求。

5 地铁车站照明设计的关键技术

（1）动力照明的设计思路。不同于公交、火车等运输方式，地铁运输中所采用的照明方式主要以照射灯光为主，在此领域的动力照明设计工作中，需要密切关注车站用电设施的负荷情况，采取一级或二级负荷的配电形式[6]。

（2）接地。车站接地工作中，较为适宜的是TN-S接地系统，并严格控制动力照明系统接地装置的电阻，要求该值均不超过0.5Ω。对于车站内的插座回路、插座箱及广告牌均要分别配套漏电开关，以增强此类电力装置的运行安全性。对于绝缘层受损的情况，则要求电力设施的外壳得到有效地接地处理。

6 结束语

综上所述，设计人员在设计时要加强和地铁车站工作人员和设备使用人员之间的沟通，并及时了解目前地铁照明设计中存在的缺陷与问题，根据现场实际对设计方案进行改进，优化地铁照明系统，加快地铁照明系统建设，为提高人们出行需求、满意度、推动城市发展贡献更多的力量。