中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司
摘要：随着城市化的发展，越来越多的人口开始涌入城市，城市的交通压力日益增加，为了满足人们对出行的需要，各个大型城市均在大力推进地铁轨道交通建设，以期形成轨道交通网络缓解城市交通压力。在地铁建设过程中，车站及隧道区间内中设置了众多的用电设备，这满足了地铁车站的功能需求，但是由于设备类别众多，运行要求各不相同，在一定程度上也出现了电能资源浪费的情况，所以对地铁车站低压配电系统进行优化设计迫在眉睫。本文就地铁车站低压配电系统优化设计展开讨论，并提出了一些切实可行的优化设计方案，希望给相关的设计人员提供一定的借鉴价值。
关键词：地铁车站；低压配电系统；优化设计
1.地铁低压配电系统的相关概述
地铁低压配电系统是保障地铁车站正常运行的重要基础，一般情况下，地铁的低压配电系统从高压电网通过配电变压器接受的电能，为了提高配电系统的安全性和可靠性，主要采用双电源进线、双变压器及双母线同时运行的配电系统结构，将35kV/10kV的高压变换到380/220V低压，然后将各个用电负荷合理地分配到两段低压母线上，从而为地铁车站的各个用电设备提供源源不断的电力供应，保障地铁车站的正常运行，所以设计人员必须认识到地铁低压配电系统优化设计的重要性，满足人们对地铁出行的需求，促进社会经济的发展[1]。
地铁站点的负荷可以分为三个等级：一级负荷对用电的要求较高，因为该等级的负荷关系到车站运行的安全，直接影响着地铁车站的运行状况以及乘客人身安全。一级负荷主要用于消防负荷、应急负荷、紧急情况下需要运行的车站负荷等方面，所以对供电的安全性要求十分高，一旦出现问题，将会地铁系统造成极大的影响。二级负荷相对一级负荷来说，对用电的可靠性要求没有这么严苛，但是也不能忽视，它主要是满足一般照明、不影响车站应急情况等方面的用电需求。而三级负荷重要性就更低，主要被应用于广告照明、装饰照明、清扫机械等等。相关的设计人员在对地铁车站进行低压配电系统设计优化时，应该综合地铁车站的实际情况，对各类负荷的要求掌握清楚，保障地铁车站的正常供电，提高地铁车站应对突发情况时的能力[2]。
2.区间负荷的配电
2.1区间负荷用电环境分析
一般情况下，地铁车站区间的用电设备负荷利用率远远低于区间设备的总负荷，系统设置和常规化的配电之间存在较大的差异。并且车站区间的负荷位置较为分散，有些设施的配电半径大于500米，对于这种配电半径较大的设施，相关的设计人员应该注意配电线路电压降落、线路损耗以及保护灵敏度等问题，另外区间设备主要的负荷为电机类负荷，长距离配电也需要充分考虑电机启动及电压损失的因素。如果在必要的情况下，设计人员可以同时设置多台风机与水泵，避免远距离启动单个大功率电机类负荷，以保障供电安全。
2.2区间配电设计
地铁车站的一级负荷对用电的要求较高，所以设计人员首先应该解决一级负荷的用电需求，比如在对雨水泵等一级负荷设备进行配电时候，设计人员应该注意计算设备启动时的电流，在电动机上下级断路器选型时应注意形成配合，进而提高安全性。其次，在设计时因为地铁配电的特殊性，所以设计人员不可避免进行远距离的配电系统设计，在这样的设计条件下，设计人员应该根据地铁车站的电能质量要求将电压压降合理的控制在5%左右，运用设置过流保护、设置单相接地等方法进行远距离保护，并通过调整电缆截面等方法调节电压[3]。
2.3设备配电方式优化分析
各设备配电的优化应该根据各负荷的运行特点和情况差别设计，例如在排水泵的时候，设计人员应该按照排水泵的实际运行情况进行设计，排水泵组是依据水位液面的高度不同而分阶段进行触发的，所以设计人员应该在断路器选型时不应按两台设备同时启动时的最大冲击电流核算。因此在优化时，应根据不同设备的运行特点进行分类设计。
3.地铁照明配电设计
3.1照明设备的分类和设置
地铁车站照明主要包括正常照明、应急照明、安全照明、备用照明等等，不同的照明设施给人们提供不同的照明需要。正常照明是地铁车站应用最广的照明方式，多分布在站厅、站台以及出入口处，这些地方人员流动性大，经常出现拥挤现象，主要是为人们提供照明的方便，保障人们能够有序的出行。目前，公共区域正常照明一般是二级负荷，采用的主要是车站变电所不同低压母线的两组配电箱给公共灯具等交叉分组配电，一般车站站厅和站台两端分别配置两组公共区配电箱。应急照明应用的也十分广泛，在地铁车站的公共区域、设备区以及出入口等有应急和疏散要求的位置都有应急照明，按照GB51309中相关要求目前应急照明主要采用DC24V/36V的直流配电系统。备用照明主要是采用双电源加第三电源的配电方式，设计人员会在车站两端的配电室中分别设置一组EPS，并且由它负责给备用照明设备供电。值班照明主要是在公共区域，包括站台、通道、楼梯之间等，它的照度值一般是大于等于照明标准值的10%[4]。
3.2照明系统的优化
为了提升地铁车站用电的科学性，车站公共区照明配电可以车站中心里程作为分界点，向左右两边供电，这样不仅能够保障地铁车站的良好运营，而且便于维修养护人员进行日常的设备维修和养护，延长设备的使用寿命。设计人员在对传统的车站照明系统进行优化时，应该仔细认真，做好前期数据的计算工作，确定照明灯具之间的间隔，进而在保障车站正常照明的情况下降低电能的消耗。设计人员在计算时，应该充分考虑地铁车站的实际面积以及光源的光通量计算出平均照度的最大值与最小值以及平均值，从而确保照明的照度、均匀度、功率密度等参数要求。
4.通风空调配电系统的优化
中国内陆地区受到地理等因素的影响，各地区气候温差很多，比如东北地区冬季寒冷，而广州地区一年四年温暖，形成了截然不同的气候差异，所以地铁车站必须根据天气的变化情况进行温度调节，从而增加乘客出行的舒适感，空调系统正好满足了不同地区气候变化大的需求。当炎炎的夏日来临，车站采用冷风组降低环境温度，使温度达到正常体感温度，保障了人们正常的出行。而酷寒的冬季来临，车站则可以通过电暖气进行升温处理，这两种装置的负荷都是三级负荷，因为这两种设施的负荷并不同时产生，因此相关的设计人员可以考虑将其回路进行合并，这样可以使设备在冬季和夏季带电运行，延长设备的使用寿命，给乘客创造更加舒适的乘车环境 [5]。
结语：随着城市化进程的加快和城市人口数量的增加，人们对出行工具的需要越来越大，很多城市出现了交通拥挤现象，地铁交通网络的建成使用缓解了城市的交通压力，促进了人员的合理流动，所以地铁交通系统在我国的城市建设中发挥着越来越重要的作用。做好地铁车站低压配电系统的优化设计，可促进地铁交通网络科学合理的建设，不仅满足了广大群众对出行的需求，而且也顺应城市化进程发展的趋势。地铁低压配电系统设计的专业性强，而且工程量巨大，设计线路复杂，与人们的生命安全息息相关，设计人员必须在保障乘客安全、运营安全的前提下，对地铁车站设计进行优化，提高配电系统设计的科学性，促进我国地铁交通建设的良好发展。
参考文献：
[1]郑建军.电力自动化在低压配电系统中的应用[J].中国设备工程，2021（06）：134-135.
[2]宁譞.浅谈地铁高架车站低压配电设计方法[J].科学技术创新，2021（06）：102-106.
[3]李志鹏.城市道路照明的节能设计研究[J].城乡建设，2021（03）：42-43.
[4]沈雪红.低压配电系统选择性保护技术的研究及应用[J].吉林工程技术师范学院学报，2021，37（01）：92-95.
[5]宋元明.探讨低压供配电系统中存在的问题与应对措施[J].四川水泥，2021（01）：57-58.
作者简介：陈勇良（出生年份—1983），性别：男，民族：汉，籍贯：陕西宝鸡，职务/职称：高级工程师，学历：大学本科，单位：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，研究方向：供配电。