魏 海 洋

(中鐵第六勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司, 天津 300308)

0 引 言

消防站工程為特殊的公共建筑項(xiàng)目。隨著我國(guó)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展,為軌道交通系統(tǒng)服務(wù)的消防站更有其特殊地位和可靠性要求[1-4]。

1 項(xiàng)目概況

西安市軌道交通消防大隊(duì)消防特勤站工程建設(shè)項(xiàng)目位于西安地鐵四號(hào)線航天城車輛段地塊主出入口東側(cè),共計(jì)4個(gè)建筑單體,主要包括特勤消防站綜合樓、食堂、門衛(wèi)和消防訓(xùn)練塔,總建筑面積約為5 860 m2。該項(xiàng)目完善西安市城市軌道交通系統(tǒng)消防基礎(chǔ)設(shè)施,提高軌道交通消防滅火救援能力。消防站總平面圖如圖1所示。

圖1 消防站總平面圖

該項(xiàng)目建設(shè)主要滿足西安市軌道交通系統(tǒng)的消防需求,并服務(wù)于周邊7 km2轄區(qū)。工程供電方案的選取既要考慮消防站工程自身的特點(diǎn),還應(yīng)結(jié)合軌道交通系統(tǒng)的重要性進(jìn)行綜合比較分析,選出既能滿足供電功能要求,又兼顧可靠性、可維護(hù)性、經(jīng)濟(jì)性的方案。

2 供電方案

根據(jù)GB 51054—2014《城市消防站設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]規(guī)定,并結(jié)合該站建筑室外消防用水量大于25 L/s的情況,消防控制、應(yīng)急照明、排煙風(fēng)機(jī)等消防用電和通信室、車庫(kù)卷閘按二級(jí)負(fù)荷考慮,其余普通照明、空調(diào)等按三級(jí)負(fù)荷考慮。經(jīng)統(tǒng)計(jì),負(fù)荷總計(jì)算容量為300 kW,其中二級(jí)負(fù)荷為50 kW。

根據(jù)該工程特點(diǎn),結(jié)合周邊電源情況等因素綜合分析研究,共有4種供電方案可供選擇。

2.1 方案一

據(jù)電源調(diào)查,消防站的周邊有一座雙電源供電的35 kV航天城車輛段牽引降壓混合變電所變配電所,35 kV高壓柜有預(yù)留間隔,距離約為300 m。供電方案為接引兩路高壓35 kV電源,互為備用,并設(shè)置成套箱式變壓站1臺(tái),對(duì)二級(jí)負(fù)荷進(jìn)行末端ATS雙電源切換配電。方案一供電系統(tǒng)如圖2所示。

方案一有如下特點(diǎn):

(1) 可靠性高。根據(jù)規(guī)范規(guī)定,二級(jí)負(fù)荷只要求有雙回路供電即可,由于該消防站服務(wù)于軌道交通系統(tǒng),可提高標(biāo)準(zhǔn),按一級(jí)負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配置,即接引兩路獨(dú)立的高壓雙電源進(jìn)行供電,可靠性高。

(2) 可維護(hù)性好。方案中高壓柜、成套箱式變電站、配電箱柜及高低壓電纜都為普通電氣產(chǎn)品,正常維護(hù)即可,不需要在平時(shí)特殊檢修。

(3) 經(jīng)濟(jì)性差。方案需要在高壓電源變電站配置35 kV GIS高壓柜共2臺(tái)(25萬(wàn)元/臺(tái)),內(nèi)含2套高低壓柜及2臺(tái)250 kVA變壓器的成套箱變共1臺(tái)(95萬(wàn)元/臺(tái)),高壓電纜直埋敷設(shè)600 m(100萬(wàn)元/km),投資共計(jì)約為205萬(wàn)元。

2.2 方案二

據(jù)電源調(diào)查,消防站周邊的35 kV航天城車輛段牽引降壓混合變電所變配電所;變配電所內(nèi)低壓柜也有0.4 kV預(yù)留回路和容量。供電方案為接引一路高壓35 kV主電源,一路0.4 kV備用電源,并設(shè)置成套箱式變壓站1臺(tái),對(duì)二級(jí)負(fù)荷進(jìn)行末端ATS雙電源切換配電[5-6]。方案二供電系統(tǒng)如圖3所示。

方案二有如下特點(diǎn):

(1) 可靠性高。同方案一的分析,按一級(jí)負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配置,即接引兩路獨(dú)立的高低壓雙電源進(jìn)行供電,可靠性高。

(2) 可維護(hù)性好?？删S護(hù)性同方案一。

圖3 方案二供電系統(tǒng)

(3) 經(jīng)濟(jì)性較好。方案需要在高壓電源變電站配置35 kV GIS高壓柜1臺(tái)(25萬(wàn)元/臺(tái)),內(nèi)含1套高低壓柜及1臺(tái)400 kVA變壓器成套箱變共1臺(tái)(50萬(wàn)元/臺(tái)),高壓電纜直埋敷設(shè)300 m(100萬(wàn)元/km),低壓電纜直埋敷設(shè)700 m(30萬(wàn)/km),投資共計(jì)約為126萬(wàn)元。

2.3 方案三

電源調(diào)查同方案二。供電方案為接引一路高壓35 kV主電源,在消防站內(nèi)設(shè)置1臺(tái)三相混合型EPS做為備用電源,對(duì)二級(jí)負(fù)荷進(jìn)行末端ATS雙電源切換配電。方案三供電系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 方案三供電系統(tǒng)

方案三有如下特點(diǎn):

(1) 可靠性較高。電源一路接引自地鐵高壓電網(wǎng),一路來(lái)自于自備EPS。由于為消防站供電的主電源回路可靠性高,EPS做為備用電源,電池配置只考慮高壓檢修時(shí)間,一般不超過(guò)6 h,但一旦出現(xiàn)極端情況,故障短時(shí)難以修復(fù),備用電源存在時(shí)間不足的風(fēng)險(xiǎn),故可靠性較高。

(2) 可維護(hù)性較好。方案中高壓柜、成套箱式變電站、配電箱柜及高壓電纜都為普通電氣產(chǎn)品,正常維護(hù)即可,但三相混合型EPS電池配置多,日常需要對(duì)電池進(jìn)行維護(hù)。

(3) 經(jīng)濟(jì)性較差。該方案主電源同方案二,備用電源為1臺(tái)75 kW三相混合型EPS,電池按150 Ah配置(35萬(wàn)元/臺(tái)),電池一般壽命按5年考慮,初期投資共計(jì)約為140萬(wàn)元,每5年需要重新更換電池,每次需花費(fèi)約為20萬(wàn)元。

2.4 方案四

電源調(diào)查同方案二。供電方案為接引一路高壓35 kV主電源,在消防站內(nèi)設(shè)置1臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)做為備用電源,對(duì)二級(jí)負(fù)荷進(jìn)行末端ATS雙電源切換配電。方案四供電方案如圖5所示。

圖5 方案四供電系統(tǒng)

方案四有如下特點(diǎn):

(1) 可靠性較高。電源一路接引自地鐵高壓電網(wǎng),一路來(lái)自于柴油發(fā)電機(jī),但由于柴油發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)電源相比存在穩(wěn)定性的缺點(diǎn),故可靠性較高。

(2) 可維護(hù)性較好。方案中高壓柜、成套箱式變電站、配電箱柜及高壓電纜都為普通電氣產(chǎn)品,正常維護(hù)即可,但柴油發(fā)電機(jī)需要對(duì)進(jìn)行特殊維護(hù)。

(3) 經(jīng)濟(jì)性好。該方案主電源同方案二,備用電源為1臺(tái)100 kVA柴油發(fā)電機(jī)(12萬(wàn)元/臺(tái)),投資共計(jì)約為117萬(wàn)元。

3 綜合分析

消防站供電方案性能比較如表1所示。

表1 消防站供電方案性能比較

從表1可知,4種方案的供電方式都可以滿足消防站用電負(fù)荷等級(jí)的配電要求,從專業(yè)技術(shù)角度,方案一和方案二的可靠性和可維護(hù)性最好,方案三最容易配置,方案四的經(jīng)濟(jì)性最好,各種方案各有特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。

通過(guò)對(duì)消防站的供電方案分析研究,結(jié)合軌道交通消防站的服務(wù)對(duì)象的重要性等級(jí),若軌道交通供電系統(tǒng)采用集中供電方式,35 kV或10 kV變配電所高壓柜間隔充裕的地區(qū),兩路獨(dú)立電源容易取得,推薦采用方案一或者方案二,相當(dāng)于具備一級(jí)負(fù)荷的供電能力,可靠性高[7-8]。對(duì)于電網(wǎng)不發(fā)達(dá),軌道交通供電系統(tǒng)采用分散供電方式,兩路電源不容易獲取的區(qū)域,若環(huán)境噪聲敏感,且為了配置方便,可采用方案三;若環(huán)境噪聲不敏感,可選用方案四,經(jīng)濟(jì)性好。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)4種方案的分析可知,消防站供電方案的選取應(yīng)結(jié)合具體工程的特點(diǎn),綜合各種因素進(jìn)行分析。