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        地鐵低壓配電系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化措施研究

        2018-08-27 10:24:18陳小立
        機電信息 2018年24期
        關(guān)鍵詞:斷路器電動機水泵

        陳小立

        (廣州地鐵設(shè)計研究院有限公司,廣東廣州510010)

        0 引言

        地鐵是城市重要的有軌交通,而地鐵低壓配電系統(tǒng)為地鐵所有低壓負荷提供電能。保證地鐵低壓配網(wǎng)系統(tǒng)動力、照明、主排水泵、雨水泵、射流風機等設(shè)備配電的可靠、經(jīng)濟運行,是保證交通系統(tǒng)通暢的重要條件。但是由于地鐵內(nèi)部服務(wù)性的設(shè)備較多,運行工況相對比較復(fù)雜,因此在設(shè)計地鐵低壓配電系統(tǒng)時,應(yīng)注意設(shè)備的運行工況及其與其他設(shè)備之間的配合,這是進行地鐵配電系統(tǒng)設(shè)計的重要條件。

        1 地鐵動力配電系統(tǒng)的設(shè)計

        1.1 地鐵動力設(shè)備的復(fù)雜性

        地鐵動力設(shè)備包括電機、風機、水泵等,它并不是簡單的幾臺風機、水泵、電梯,而是由多種系統(tǒng)如空調(diào)通風系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、運輸系統(tǒng)共同組成的。對地鐵動力配電系統(tǒng)的控制,不是簡單地進行啟動或者停止,而是集遠方/就地控制、BAS系統(tǒng)自動控制等于一身的復(fù)雜的控制。除此之外,還有對風機、水泵及空調(diào)的自動調(diào)節(jié)控制。

        1.2 地鐵動力配電系統(tǒng)的設(shè)計要點

        地鐵動力配電系統(tǒng)的設(shè)計,是從降壓變電所到各個動力用電設(shè)備。地鐵動力配電供電方式的設(shè)計,遵循以放射式供電為主、樹干式供電為輔的原則。對于大容量或重要的電力設(shè)備,最適合使用放射式供電方式;對于檢修電源等二、三級負荷,最適合使用樹干式供電方式。遵循這一原則,才能在配電系統(tǒng)發(fā)生故障時,將故障限制在最小范圍內(nèi),以保證供電系統(tǒng)的可靠性。

        水泵、電梯、通信等雙路電源,要直接通過低壓母線進行放射式配電,并通過TN-S進行有效保護。地鐵站還有區(qū)間維修的使用電,要運用鏈式供電方式,并且每間隔100 m就要加裝插座箱。對地鐵里數(shù)量眾多的通風空調(diào),在車站的通風空調(diào)機房附近設(shè)置環(huán)控電控室,使用放射式供電方式,實現(xiàn)遠方集中控制。

        2 地鐵照明配電設(shè)計

        照明部分要按照不同的功能來明確具體的燈光色溫和顯色情況,用于形成冷色調(diào)、中間色調(diào)以及暖色調(diào)等不同的色調(diào)。燈具類型的具體選擇方面,要既能夠與地鐵的裝修風格協(xié)調(diào),還具有節(jié)能的效果。不同類型的照明具有不同的供電要求及控制方式。

        2.1 照明分類和設(shè)置

        照明的類型有一般照明、應(yīng)急照明、運行證明、廣告照明等。地鐵站臺層這樣的公共區(qū)域以及出入口通道處,應(yīng)設(shè)計一般照明、應(yīng)急照明和廣告照明。對于消防泵房、照明配電室這樣的關(guān)鍵區(qū)域,需配置事故照明。地鐵站廳層、站臺層的北、南兩端設(shè)置照明配電室,對車站公共區(qū)、出入口通道的照明進行控制。區(qū)間照明則在區(qū)間隧道口設(shè)置照明總配電箱對其進行控制。

        對于每間照明配電室,可以設(shè)計2臺一般照明總箱,1臺應(yīng)急照明箱,1臺廣告照明箱,工作照明總配電箱的電源由降壓變電所兩段不同母線獲得,廣告照明總配電箱的電源由降壓變電所Ⅲ段母線獲得。事故照明總配電箱從蓄電池室獲得電源。車站公共區(qū)照明通過雙電源分組供電,實現(xiàn)交叉供電,這樣能夠保障任一段電源母線出現(xiàn)問題時,此層的照明仍然能夠滿足需要,避免出現(xiàn)所有場所全部失去照明的情況。車站設(shè)備及管理用房的照明相對于公共區(qū)照明為獨立的系統(tǒng),以免電源發(fā)生故障時互相造成影響。為應(yīng)對兩路電源同時發(fā)生故障的情況,特設(shè)置應(yīng)急照明,其電源由地鐵車站內(nèi)蓄電池室的直流屏進行供電。

        2.2 照明質(zhì)量和燈具選用

        照明光源的技術(shù)指標包括光源的光效、壽命、顯色性等,地鐵照明的特點為:被照面積大、照明時間長、照度標準高、耗電量大、節(jié)能需求強,所以地鐵的照明光源應(yīng)具備光效高、壽命長等特點。除此之外,為了有利于視覺識別以及提高舒適感,對地鐵光源的顯色性也有要求。根據(jù)以上要求,從經(jīng)濟性、技術(shù)性上來評估,在地鐵的站廳層、站臺層這樣的區(qū)域所選擇的照明光源為熒光燈,如H型節(jié)能熒光燈,這種燈功率很小,但光通量卻很大,其壽命大大超過白熾燈。

        地鐵車站照明屬于以功能為主的明視照明,在站內(nèi)采用均勻布置的方式。為了美觀,燈具的布置與建筑形式應(yīng)相互協(xié)調(diào)。對于無吊頂?shù)膱龊希瑹艟卟捎梦斒桨惭b;對于有吊頂?shù)膱龊?,燈具采用嵌入式、半嵌入式安裝,從而使空間顯得更加整齊和美觀。

        3 電動機負荷的配電設(shè)計

        地鐵站內(nèi)的電動機負荷包括主排水泵、雨水泵和射流風機等,它們具有以下特點:首先是負荷容量很?。黄浯?,要按照實際情況來明確是單臺運行還是多臺同時運行;第三,全部屬于電動機負載,電動機的開始電流往往高達額定電流的7倍左右,啟動尖峰電流則為啟動電流的2倍左右,所以電動機負荷配電的上級斷路器脫扣器整定值大小是額定電流的14倍。出現(xiàn)單相接地短路的情況下,開關(guān)過流保護很難有效實現(xiàn),需要于斷路設(shè)備上加裝附件,令上級斷路器可靠跳閘,但加裝附件會增加成本,減弱配電系統(tǒng)的可靠性,所以往往并不優(yōu)先考慮。

        電動機負載大多時間不會同時啟動,所以尖峰電流并不等于負荷額定電流之和的14倍。如果有N臺電機先后啟動,則其啟動尖峰電流的計算公式為:

        式中,Imax為一組電動機啟動時的尖峰電流;P為一臺電動機的功率;cos φ為功率因數(shù)。

        所以,對于N臺電動機供電的上級斷路器,其保護整定值Id只需要大于1.2Imax。因此,對于N臺電動機負荷,其上級斷路器的保護整定值Id與該負荷正常運行電流值的比值n為:

        可見,對于一組N臺電動機運行的負載,設(shè)備數(shù)量越多,斷路器瞬時的脫扣整定值大小就和額定電流大小越接近。電動機不同時啟動,有利于校驗過流保護來兼作接地保護的靈敏性。在這種工況下,保護靈敏性校驗不滿足,才考慮增加斷路器附件,從而減少了在斷路器上設(shè)置附件的數(shù)量,對降低投資、提高配電系統(tǒng)可靠性均有好處。

        地鐵區(qū)間的主排水泵、雨水泵是否運行,以及啟動單臺還是多臺水泵,是根據(jù)實際水位情況來確定的。而地鐵內(nèi)的水位改變不會十分迅速,因此水泵電動機一定不會同時啟動。而射流風機由環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(BAS)控制,極有可能啟動多臺風機,一定要依據(jù)全部電動機一起啟動運算電動機啟動尖峰電流的大小,來選擇是否增加斷路器附件。

        4 結(jié)語

        本文對地鐵動力配電、照明配電以及區(qū)間主排水泵、雨水泵、射流風機的配電設(shè)計進行了研究。動力配電系統(tǒng)分析了地鐵動力負荷供電要求,論述了地鐵動力配電系統(tǒng)設(shè)計原則;照明配電分析了地鐵照明的特點,給出了地鐵照明配電及其控制方式、照明質(zhì)量、燈具選用等設(shè)計方法;區(qū)間主排水泵、雨水泵、射流風機配電分析了設(shè)計的注意事宜。作為低壓配電專業(yè)的設(shè)計者來講,盡可能了解設(shè)計的相關(guān)細節(jié),才能使設(shè)計的項目合理可靠。

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