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建筑电气设计丨地铁车站低压配电系统 照明配电系统的优化设计

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国内很多城市正在修建轨道交通,以缓解地面交通拥堵状况,但是轨道交通的建设需耗费大量的资金和人力,作为轨道交通的设计,在满足功能要求的前提下,优化方案,节约建设投资,减少施工难度,是需要着重思考的一个方面地铁低压配电系统承担的是地铁供电网络中全方位的服务功能,承担了除电动车组以外给所有低压负荷提供电能的重要任务,保证所有动力照明设备配电的安全、可靠、有效、经济。轨道交通车站几乎每个部位都存在着低压配电设备,配电点多,负荷性质不同,运行方式也各异。

方案优化的思路从设备负荷等级、运行特点、运营习惯进行梳理、分析,在满足使用功能的前提下,应节约建设投资,提高配电系统使用效率,提高设备材料的使用寿命;此外由于车站用电点多且分散的特点,只能局部性、逐点、分层次地进行优化。

本文结合具体工程项目,分两个方面对地铁车站低压配电系统进行方案优化:一方面是针对不同运行工况的设备组合共用配电系统;另一方面是借鉴其他民用建筑的设计思路,将以往以放射式为主配电的方式部分调整为以树干式为主的配电方式。下面详细阐述优化思路。

一、优化配电系统

1.1不同运行工况的设备组合共用配电系统

通过梳理地铁车站用电设备的负荷等级、运行特点、运营习惯,将部分设备合用配电系统。如地铁车站夏季人员舒适性空调与冬季采暖设备、雨季运行的雨水泵与冬季运行的电保温设备、运营时段点亮的广告照明与夜间使用的区间检修电源均不会同时使用,且负荷等级一致,配电设备或配电箱位置相对集中,可采用组合共用配电系统方案,具体见表1.

1.2 照明配电系统优化

所有地下标准车站都是地下一层为站厅层、地下二层为站台层,站厅、站台中间区域为乘客日常活动(购票、安检等)的公共区,两端为设备、管理用房从剖面角度去看,设备管理用房是埋在地下的两座2层小楼,中间设置连廊(即站厅、站台公共区)。而民用建筑照明配电系统不管是住宅还是办公照明配电系统基本采用树干式配电,以节约投资,方便施工。

1.2.1目前地铁车站采用的配电方式

车站照明分类: ①公共区正常照明; ②附属房间区正常照明; ③广告照明; ④应急照明; ⑤区间照明。

各类照明的配电方式:

(a)公共区正常照明。公共区照明为一级负荷,采用来自车站变电所不同低压母线的两组配电箱给公共区灯具交叉分组配电,一般车站站厅、站台两端配电室均分别设置两组公共区配电箱。

(b)附属房间区正常照明。在站厅、站台两端的配电室分别设置附属房间照明配电箱,由此配电箱给所在区域的设备管理用房照明提供电源。

(c)广告照明。在站厅、站台两端配电室内分别设置广告照明配电箱,由此配电箱给相应端公共区的广告照明配电。

(d)应急照明。 采用双电源加EPS(第三电源的配电方式,在站厅、站台两端配电室分别设置一组EPS,由EPS给应急照明配电。

(e)区间照明。在站台两端配电室内分别设置1组双电源切换箱,由此配电箱给区间正常照明灯具配电。

以上各类照明配电的电源均直接分别引自变电所低压0.4kV开关柜。一般标准型车站变电所低压0.4kV开关柜馈出回路数量为26组左右。

车站照明的容量为350~400kW。电缆数量众多,电缆选型考虑热稳定性、继电保护上下级间的选择性配合等因素,电缆截面选择较大,相应的电缆敷设占用空间大,给地下狭窄空间施工带来很大困难,同时增加次性投资。图1是某地铁车站项目常规照明配电系统方案示意。

1.2.2优化配电方案

1.2.2.1优化方案

(a)将车站站厅、站台两端各种类型照明相应的配电箱采用树干式配电方式配电。

(b)区间照明双电源切换箱的两个电源分别来自站台对应端公共区照明箱某地铁车站项目优化后的照明配电系统示意如图2所示。

2.2.2优化后方案优点

(a)减少了车站变电所0.4kV馈出回路,优化后配电方案变电所馈出回路减少14个,可减少2面低压开关柜,同时也减小了变电所土建面积。

电缆数量减少,相应的电缆截面增大,但是和优化前的方案比较,电缆的投资降低。电缆敷设占用空间降低,施工难度降低

2.2.3经济投资估算

表1组合共用配电系统的3组设备中,前两组仅在我国北方地区存在,本节投资估算仅计算第3组设备及照明配电系统的优化所节约的投资 (北方地区轨道交通估算比本节估算值还大):

(a)共用配电系统可节约WDZB-YJY23-3×50+2×25(此型号电缆为标准区间的区间检修电源电缆选型,广告照明采取树干式配电后,仅考虑广告照明选用电缆截面比区间检修电源电缆要大)电缆250m,可节省投资3.75万元。

(b)照明配电系统优化后,减少2面配电柜及土建节约面积6m2,节省费用23万左右。

(c)电缆整合后,优化后照明配电系统电缆可节省投资7万元左右。

对一个标准地铁车站来讲,上述优化配电方案实施后可降低投资成本约33.75万元上述费用仅考虑了设备材料费,如加上人工等方面的费用,则节省的投资更大。北方地区轨道交通建设费用将更可观。

在满足系统功能要求的前提下,优化方案,节约建设投资,减少施工难度,是轨道交通设计者需要着重思考的问题。本文通过优化地铁车站低压配电系统方案,减少了建设成本,降低了施工难度,同时提高了电缆的使用率和使用寿命,对目前大规模修建的轨道交通,具有其现实意义。

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