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动力照明在地铁中有什么作用?

图片:rodrix147 / CC0

司马望田,忙点好,忙点不容易胡思乱想……

ag环亚集团 www.jhyl822.cn 好的问题!

实际上是在某次和朋友的讨论中,提到了供电相关一些信息,顺便聊到到地铁的供电安全保障话题,今天正好借着这个问题来先稍微梳理一部分内容。

其实我之前是有在其他的回答里提到过供电相关问题的,比如:

地铁的供电系统和城市电网的关系是什么?高铁、地铁等轨道列车的动力来源是什么?

不过以上两个答案和咱们今天的这个问题,专业划分上还是有较大差别的?;蛘咚档脑偻ㄋ滓坏?,就不是一个子专业,只是有上下的承接关系而已。

重点在于电压等级的划分是不一样的,工程界面也是不一样的(下边会有提)。而恰恰在地铁之中,电压等级的区别又严格限定了供电设备在供电系统中的层级和作用。

这么说可能大家还是不一定听的明白,老规矩,我还是放一张图上来,先定义下我们今天要写的部分。

通过这张图我们实际看出,所谓动力照明系统,对应的也就是图中红色标记过的动力照明专业了。上接供电专业的 400V 低压开关柜(对于 400V 前边专业的供电系统,可以看我之前写的文),下接各专业的电源系统及最终的负载设备(这部分今天不会详细写,涉及到了接口部分会简单提一提,后边有机会详细写)。

而动力照明系统本身又可以分为动力专业和照明专业,两者都与电有关,虽然起点都是一样的,但应用上还是有一些具体区别,分开看比较容易理解。接下来就分开说一说。

(一贯以来的思路,讲系统,讲设备,都听懂了,作用自然就出来了,下边大家别眨眼)


一、动力系统

先说一下线制,非常简单。和大家常见的民用电是一样的,分为 380V 的三相五线制和 220V 的三线制,即学过高中物理大家都知道的三相和单相。

再说动力。

其实我在码字的过程中一直在思考,我把动力和照明分开写是否合适,因为对于其他接口专业来讲,从来没人会把动力和照明分开来说,一般就直接叫做“动照专业”。

因为所谓“动力”,实际上也就是“电力”,而“电力”是有流向的。在地铁里,一般都是由电压高的地方最终流向电压低的地方,但在动照专业这里是个例外,因为到了“动照”这里,电压本身已经变成了低压,对于绝大多数的负载来讲,其实已经满足了它们的电压输入等级要求,毕竟标准交流输入的设备还是蛮多的,低交流电压等级和直流也都可以通过小型变压器和电力电子变换来实现。所以,动照这块实际上有点电压“平进平出”的意思了。

如果把“照明”也理解成负载的话,它便是一个“大型”负载,说“大型”不是因为那些灯具非常大,而是指它们分布的范围非常广泛,随处可见。而对于其他的负载类型来讲,其所处场景相对单一,这样一看,我这篇文聪从于大家理解的角度来说,划分的倒也还算合适。

碎碎念了一下,接下来好好分析“动力”系统。说这个之前,先列一个提纲:从负荷和地点位置先分析一波。

  • 负荷分级

说动力,这个负荷分级必须的说,因为我们首先一定要弄清楚的一件事:地铁里面不同的负载的重要性是不一样的,换句话说,重要性不一样,那么我们在考虑配电的时候,就要“带着有色眼镜”去对待它们。这样才方便我们对理解诸如这样的问题:

“为什么这块采用的是这样的配电方式”

“为什么这个系统就要给两路供电,那个系统就只给人家一路输入,断了怎么办?”

“凭什么那些个负载还要有专业的电源系统呢,有的就没有呢”(如上边的图里,举例提到的那几个)

为了解决上边这几个疑问,我们先来了解一下动力系统对于负荷的分级。

动力系统按照相关规定负荷分为三级。

A、一级负荷:火灾自动报警系统设备(之前防火那篇文里说到的 FAS)、消防水泵及消防水管电保温设备、防排烟风机及各类防火排烟阀、防火卷帘门、消防疏散用自动扶梯、消防电梯、应急照明、主排水泵、雨水泵、防淹门及火灾或其他灾害仍需使用的用电设备;通信系统设备、信号系统设备、综合监控系统设备、电力监控系统设备、环境与设备监控系统设备、门禁系统设备、安防设施;自动售检票设备、站台门设备、变电所操作电源、地下站厅站台等公共区域照明、地下区间照明、供暖区的锅炉房设备等;

(其中火灾自动报警系统设备、环境与设备监控系统设备、专用通信系统设备、信号系统设备、变电所操作电源、地下车站及区间的应急照明为一级负荷中特别重要的负荷)

如上这些“大佬”在配电设计的时候,输入一般都得给两路,先来一个配电箱(或者防雷配电箱),同时做一个切换(ATS 自动切换开关或者专业电源系统内部切换),一般还得有 UPS/EPS 和蓄电池组,要给到 “最亲密的关怀”。

解释下:上边所属的各类设备其实就是我们动力系统的各种负载,从对象上我个人把它们分成了机器两部分;

机器部分指的就是维系着地铁可以正常运转的各个机电系统。比如信号断了,影响行车;通信断了,会产生数据丢失;站台门故障,无法正??孛?;自动售检票出了问题,乘客进出站买票等行为都会收到影响,所以这些“担当”的电力供应是要重视的,尤其一级负荷中特别重要的负荷一般更是要配备专门的 UPS 或者 EPS,保障意外状况下的负载不断电。

人部分指的就是,无论什么情况下,都要保障好乘客和地铁工作人员的生命安全,会影响到这部分的职能的设备的供电也需是安全的,比如水泵、风机、卷帘门这种,现在都是自动化操作,关键时刻掉电会极大的影响所处环境中的人们。

B、二级负荷:乘客信息系统(PIS)、变电所检修电源、地上站厅站台等公共区照明、附属房间照明、普通风机、排污泵、电梯、非消防疏散用自动扶梯和自动人行道。

解释下:乘客信息系统这种专业,掉电了最多是大家不知道下一站列车什么时候到,但早晚都会到,而且如果广播系统没同时掉电的话,没准综控员同志还会给你广播一下,所以基本无伤大雅。当然,地铁公司被投诉是少不了的。

上边这些算小佬,小佬的话一般给一路差不多了(这里一路两路其实不完全确定,具体看客观条件,也看实际运营提出的需求),不过一般也要有配电箱,专业电源系统不要想了。

C、三级负荷:区间检修设备、附属房间电源插座、车站空调制冷及水系统设备、广告照明、清洁设备、电热设备、培训及模拟系统设备。

解释下:这个更好理解了,没电就没电了,啥时候心情好啥时候再去修修,不耽误事(开个玩笑)

最后这些是小弟,给你拉一路 220V 的电过来就很可以了,还要啥自行车?????

  • 所处地点

地点这块还是要再回头看一下我最开始画的那张图,因为涉及到工程界面的问题。由于 400V 开关柜本身是在降压变电所(或者跟随所),而各负载设备是在各自专业机房里(如信号机房、通信机房),所以电力流向的过程中经过的地点都有动力系统设备存在,如:

降压变电所、环控电源室、照明配电室、界面划得不好可能还有专业机房和 UPS 电源室等。

其实动力系统这块不是非常复杂,设备大多也都是些普通的配电柜(不涉及到电力电子变换)、配电箱以及一些电缆、端子、空开之类的,更需要注意的还是工程计算:空开选多大、线缆用多长、导线用多粗、是否低烟无卤阻燃、柜体材质是否符合相关要求,当然设备尺寸和布置还是需要注意一下。

所以,总结起来想弄懂的话,就一句口号:多看图纸!看懂图纸?。ㄊ侄吠罚?/strong>


二、照明系统

结合《GB 50157-2013 地铁设计规范》15.5.3 和 15.5.4 条款的说明,再加之在工程设计中实际分类,我们可将照明系统按照实际应用场景的区别划分为如下几类:

  • 正常照明

这个自然不必多说了,指的就是我们日常能看的到的公共区域照明及房间照明灯,一般是采用集中控制。

  • 应急照明(包含了备用照明和疏散照明)

这一块之前其实在之前的文里也有提到,不过写的不甚详细,这次多说一点。

应急照明,可以说是在照明系统中,本身属于非常重要的一部分,因为它关乎了极端情况下、地铁空间失电后,要可以保证一定的照度以方便人员疏散和撤离。

所以针对于应急照明本身这块的配电设计,要有独立的考量,这一点不光是地铁,包括其他的建筑电气设计中,采用的配电方案类似,即通过EPS(Emergency Power Supply)来进行保障。

EPS 本身提供交流电源,接有蓄电池。

但不同于 UPS(不间断供电电源)所保障的都是精密仪器和一些害怕数据丢失的设备(如服务器、工作站等),照明这一块是允许短暂性失电的,只要可以快速恢复就可以,所以没必要进行毫秒级切换。故一般 EPS 适合的供电中断时间为 0.25s~5s 之间,最大不超过 5s 的时间能够恢复照明,是不会影响紧急情况的,这个比较容易理解。

而且根据《GB/T 16275-1996 地下铁道照明标准》的相关要求:城市轨道交通工程应急照明电源由正常电源切换到应急电源的允许时间为不大于 5s,这块也有提到。

原理上比较简单,和 UPS 非常类似(如上图)。

考虑到应急照明本身属于一级负荷(同时还是一级负荷中非常重要的那种一级负荷),在配电要求上和其他一级负荷一样,都是采用的双电源输入,中间通过切换开关进行切换。

控制器则是来判别“正常工作模式”还是“应急模式”。

正常工作模式时则是越过 EPS 本身直接给后端负载进行供电,应急模式则开启蓄电池直流逆变出交流电进行供电(逆变器在正常工作模式下即处于“休眠状态”);主电源回复正常后,重新切换回正常工作,同时为蓄电池充电(可以说是和 UPS 的工作原理非常像了,毕竟哥俩的英文缩写就差了一个字母)。

当然 EPS 除了可以作为应急照明电源使用,还可以用作消防专业的相关配电,同等场景理解即可。

  • 广告照明

一般都会有专门的照明箱,考虑其本身为三级负荷,一般直接就给拉一路电过来就好,毕竟掉电了也不影响什么,大家少看点广告就完了。

除此之外,还有值班照明和过渡照明,没啥说的,就不说了。


总结一下,以上分为两部分内容简要介绍了下动力照明系统。

此时此刻,再回过头看原题主的问题“城轨动力照明系统为城市轨道交通提供什么”,其实这里的答案已经非常明显了,实际上就是提供了一个电力的中间分配过程,把供电专业给过来的低压电按照具体的流向给到各自所需的负载端。

当然,这中间可能部分负载要经过自己专有的电源系统,因为要具体到实际的负载端,而地铁的负载类型又多种多样,各自的电源输入要求也不尽相同,这块有人感兴趣后边再开文写,和本文的主题相关性不是很大,这里就不写了。

以上,感谢阅读。

参考文献:

  1. 地铁设计规范,GB 50157-2013
  2. 地下铁道照明标准,GB/T 16275-1996
  3. 于松伟、杨兴山、韩连祥、张巍. 城市轨道交通供电系统设计原理与应用. 成都:西南交通大学出版社,2008

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