陳西虎

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 西安 710043)

地鐵通風(fēng)空調(diào)設(shè)備配電方式分析

陳西虎

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 西安 710043)

針對(duì)地鐵車(chē)站內(nèi)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備負(fù)荷特點(diǎn)和控制要求，對(duì)常用的幾種配電方式進(jìn)行詳細(xì)分析和對(duì)比。經(jīng)綜合比較表明：地上車(chē)站采用不設(shè)通風(fēng)空調(diào)電控室，通風(fēng)空調(diào)設(shè)備由降壓變電所采用放射式和樹(shù)干式相結(jié)合的配電方式具有一定的優(yōu)勢(shì)；地下車(chē)站采用在通風(fēng)空調(diào)機(jī)房附近設(shè)置通風(fēng)空調(diào)電控室，進(jìn)行集中配電，通風(fēng)空調(diào)電控室集配電、控制為一體的配電方式具有一定的優(yōu)勢(shì)。

地鐵；通風(fēng)空調(diào)；配電；節(jié)能；安全

地鐵車(chē)站內(nèi)用電量最大的動(dòng)力負(fù)荷是通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，通風(fēng)空調(diào)設(shè)備數(shù)量多，占用房屋面積大，一般集中布置在站廳層兩端設(shè)備區(qū)。

通風(fēng)空調(diào)設(shè)備配電比較復(fù)雜，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到通風(fēng)空調(diào)設(shè)備供電的可靠和地鐵的安全運(yùn)行。因此，優(yōu)化通風(fēng)空調(diào)設(shè)備配電設(shè)計(jì)，對(duì)節(jié)約能源、降低投資和運(yùn)營(yíng)成本、方便系統(tǒng)維護(hù)具有重要的意義。

1 配電方式

根據(jù)通風(fēng)空調(diào)設(shè)備的負(fù)荷特點(diǎn)和控制要求，結(jié)合地鐵供電設(shè)計(jì)原則，通風(fēng)空調(diào)設(shè)備的配電可采用4種方式。

1.1 方式1：設(shè)置通風(fēng)空調(diào)電控室，一級(jí)負(fù)荷兩路電源在電控室設(shè)雙電源切換裝置切換

在通風(fēng)空調(diào)機(jī)房附近設(shè)置通風(fēng)空調(diào)電控室，進(jìn)行集中配電，通風(fēng)空調(diào)電控室集配電、控制為一體。一方面作為設(shè)備的最后一級(jí)配電，另一方面作為設(shè)備就地控制點(diǎn)、設(shè)備聯(lián)鎖等工藝控制點(diǎn)，以及與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)(FAS)及環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(BAS)等相關(guān)系統(tǒng)的接口點(diǎn)。

通風(fēng)空調(diào)電控室電源由降壓變電所不同母線段接引，如圖1所示。其中，一級(jí)負(fù)荷由降壓變電所不同母線接引4回電源，在通風(fēng)空調(diào)電控室經(jīng)2個(gè)雙電源切換裝置切換后供電，二級(jí)、三級(jí)負(fù)荷自變電所單獨(dú)接引電源，大容量冷水機(jī)組由變電所直接接引電源供電。采用2個(gè)雙電源切換裝置供電可以將一級(jí)負(fù)荷分組，便于負(fù)荷平衡。

圖1 通風(fēng)空調(diào)電控室配電方式1

非消防通風(fēng)空調(diào)設(shè)備在火災(zāi)情況下可由降壓變電所配電回路切除，配電回路相對(duì)集中布置，以便于與FAS系統(tǒng)的控制接入。

這種方式的特點(diǎn)是：系統(tǒng)接線簡(jiǎn)單可靠，一級(jí)負(fù)荷供電可靠性高；運(yùn)行方式靈活，適應(yīng)地鐵多種運(yùn)行方式的控制要求；接口配合簡(jiǎn)單，便于運(yùn)營(yíng)和管理；負(fù)荷分配均衡；配電系統(tǒng)上下級(jí)配合少，便于開(kāi)關(guān)保護(hù)整定配合；配電和控制電纜相對(duì)較多。

1.2 方式2：設(shè)置通風(fēng)空調(diào)電控室，一級(jí)負(fù)荷由兩路電源末端切換在通風(fēng)空調(diào)機(jī)房附近設(shè)置通風(fēng)空調(diào)電控室，在通風(fēng)空調(diào)電控室集中配電，在一級(jí)負(fù)荷附近設(shè)置雙電源切換控制箱，與FAS及BAS等相關(guān)系統(tǒng)的接口點(diǎn)在設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，如圖2所示。

圖2 通風(fēng)空調(diào)電控室配電方式2

這種方式的特點(diǎn)是：配電與控制相對(duì)復(fù)雜，不能充分發(fā)揮通風(fēng)空調(diào)電控室配電控制中心的作用；雙電源切換控制箱設(shè)置量大；配電電纜多；與FAS及 BAS接口點(diǎn)分布在設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，F(xiàn)AS及 BAS等系統(tǒng)配線復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)控制電纜增多，管線配合困難,控制、檢修、維護(hù)不便；每個(gè)箱體均需設(shè)有控制接口；增加了配電系統(tǒng)保護(hù)級(jí)數(shù)，開(kāi)關(guān)保護(hù)整定配合難，故障點(diǎn)多。

1.3 方式3：設(shè)置通風(fēng)空調(diào)電控室，一、二級(jí)負(fù)荷兩路電源由電控室母聯(lián)開(kāi)關(guān)切換

在通風(fēng)空調(diào)機(jī)房附近設(shè)置通風(fēng)空調(diào)電控室，實(shí)現(xiàn)對(duì)通風(fēng)空調(diào)設(shè)備的集中配電和集中控制，通風(fēng)空調(diào)電控室為通風(fēng)空調(diào)設(shè)備的末級(jí)配電和控制中心，電源自降壓變電所的不同母線段接引，電控室配電系統(tǒng)采用單母線分段接線，設(shè)母線聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，在正常運(yùn)行時(shí)，兩段母線獨(dú)立運(yùn)行，各通風(fēng)空調(diào)一、二級(jí)負(fù)荷由其中一段母線單回路供電，當(dāng)一段母線失電后，由母聯(lián)開(kāi)關(guān)自動(dòng)投入，實(shí)現(xiàn)一、二級(jí)負(fù)荷的兩路電源切換，如圖3所示。

圖3 通風(fēng)空調(diào)電控室配電方式3

這種方式的特點(diǎn)是：系統(tǒng)接線簡(jiǎn)單，配電線路短，配電設(shè)備少；與FAS及 BAS接口配合簡(jiǎn)單，便于運(yùn)營(yíng)和管理；運(yùn)行方式靈活，適應(yīng)地鐵多種運(yùn)行方式的控制要求；負(fù)荷分配均衡；自中壓系統(tǒng)開(kāi)始，兩路電源均采用單母線分段和母聯(lián)開(kāi)關(guān)，上下級(jí)母聯(lián)開(kāi)關(guān)配合復(fù)雜，運(yùn)行不便。

1.4 方式4：不設(shè)置通風(fēng)空調(diào)電控室，一級(jí)負(fù)荷由末端切換

通風(fēng)空調(diào)設(shè)備由降壓變電所采用放射式和樹(shù)干式相結(jié)合的配電方式直接供電。一級(jí)負(fù)荷由降壓變電所兩段母線各接引一回路電源供電，末端切換，大容量二、三級(jí)負(fù)荷采用單回路放射式供電方式，小容量二、三級(jí)負(fù)荷采用樹(shù)干式配電方式，所有通風(fēng)空調(diào)設(shè)備均由降壓變電所供電至設(shè)備附近，就近設(shè)配電控制設(shè)備供電，如圖4所示。

圖4 通風(fēng)空調(diào)電控室配電方式4

這種方式的特點(diǎn)是：配電級(jí)數(shù)少，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單；配電電纜多，管線綜合困難；與FAS、BAS的接口點(diǎn)分布在設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，F(xiàn)AS、BAS等系統(tǒng)配線復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)控制電纜增多，管線配合困難，控制、檢修、維護(hù)不便；每個(gè)箱體均需設(shè)有控制接口；現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備多，管線復(fù)雜，運(yùn)營(yíng)、維護(hù)和管理不便；現(xiàn)場(chǎng)配電設(shè)備運(yùn)行環(huán)境差，影響配電設(shè)備的正常運(yùn)行。

2 配電方式比較

通風(fēng)空調(diào)電控室配電方式比較如表1所示。

表1 通風(fēng)空調(diào)電控室配電方式比較

可以看出：方式4由于電纜截面大、線路長(zhǎng)、維護(hù)管理不便、線路損耗大，地上站通風(fēng)空調(diào)設(shè)備數(shù)量少、設(shè)備設(shè)置分散等因素，不適用于地下車(chē)站，只適用于地上車(chē)站；方式3在一路電源停電的情況下，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)全部一、二級(jí)負(fù)荷均由另一路電源負(fù)擔(dān)，要求供電電纜截面大，施工、管線綜合困難；方式2配電級(jí)數(shù)多，接線相對(duì)復(fù)雜，投資相對(duì)較大，在地鐵中很少采用；方式1系統(tǒng)接線簡(jiǎn)單可靠，運(yùn)行方式靈活，適應(yīng)地鐵多種運(yùn)行方式的控制要求，接口配合簡(jiǎn)單，便于運(yùn)營(yíng)和管理，投資適宜。

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)綜合比較可以看出，對(duì)于地下車(chē)站，方案1具有一定的優(yōu)勢(shì)，便于運(yùn)營(yíng)管理，對(duì)于地面或高架車(chē)站，方案4具有一定的優(yōu)勢(shì)。

[1] 于松偉，楊興山，韓連祥.城市軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理與應(yīng)用[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2008.

[2] 中國(guó)航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2005.

[4] 王厚余.低壓電氣裝置的設(shè)計(jì)安裝和檢驗(yàn)[M].2版.北京：中國(guó)電力出版社，2007.

[5] GB 50054—2013 20 kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2013.

[6] GB 50054—2011低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2011.

[7] GB 50055—2011通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2011.

[8] JGJ 243—2011交通建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

[9] GB 50157—2013地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2013.

[10] GB 50052—2009供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2009.

(編輯：郝京紅)

Power Distribution Modes of Subway Ventilation and Air Conditioning Equipment

Chen Xihu

(China Railway First Survey & Design Institute Group Co., Ltd., Xi’an 710043)

Several power distribution modes used frequently for ventilation and air-conditioning equipment in subway station are analyzed and compared in accordance with the characteristics of load and control requirements of the equipment and the findings are as follows: The electric control room for ventilation and air conditioning is not necessary for a ground station, but the ventilation and air conditioning equipment with the step-down substation power distribution method using radial and trunk-style has certain advantages; the underground station adopts the design of electric control room for ventilation and air conditioning located in the vicinity of the ventilation and air conditioning equipment room and prefers centralized power distribution. The integrated power distribution mode combined with distribution and control has some advantages in ventilation and air conditioning electric control room.

metro; ventilation and air conditioning; power distribution; energy saving; safety

陳西虎，男，大學(xué)本科，高級(jí)工程師,從事軌道交通設(shè)計(jì)工作，chenxihu@163.com

U231.5

A