刘艺
中铁隧道勘测设计院有限公司
摘要：依据地铁建设及运营的经验而言，车站的照明系统在车站的总体负荷占比15%左右，并且具有长期性及持续性的特点。车站照明系统需求为有效管理，提升能源的利用效率，在满足照明需求条件之下给人们带来美的享受，还需要满足操作便捷及管理灵活，减少维护成本的支出。本文分析了我国地铁车站的照明工程现况及照明设计中的重点问题，对地铁车站中照明配电及照明控制的优化思路和方法进行了阐述。
关键词：地铁车站；照明；配电；控制；优化
地铁车站照明设计范畴指的是车站照明配电及控制设计，地铁车站的照明系统功率较大而且供电的时间长，按常规的照明模式，一个标准的地下2层车站在一年中耗电量能够达到数十万千瓦时以上，地铁车站的用电量属于用电大户的范畴。因此，应结合技术的发展，不断优化地铁车站照明系统配电及控制设计。
一、我国地铁站的能耗情况
2016年我国新修建的城市轨道交通线路将达到89条，其建设里程能够达到2500千米。我国轨道交通事业发展的迅猛之势凸显了能耗问题，地铁车站照明系统的节能工作也变得极为紧迫。
地铁系统能耗的特征
（一）能耗特点
地铁对比其他城市交通运输工具有低能耗的优点，但是地铁车站的设立、电能的消耗使其成为城市电能源的使用大户。有关资料表明，在一年之中深圳地铁一号线运营耗电达到1亿千瓦时以上，其中运营耗电能够到达36%左右，成为地铁营运成本中的第三位。
（二）能耗分布
电负荷为地铁营运的重要能耗。近几年随着科技的不断进步，节能系统的完善及管理能力的提升，诸多设备均运用节能控制模式。例如空调及通风系统，只要在温度及空气质量达到相应的指定条件之下才运行。地铁站中的自动扶梯基本上已经使用了节能控制的模式，无乘客使用电梯时，其理论上只有12.5%的能耗在正常运行。虽然照明系统目前已采用节能灯具，但负荷比较大，占整个车站中设备负荷14.2%至16.1%，达到200千瓦左右，而且还有长期持续运行的特性。
二、目前地铁车站中照明配电和控制状况
（一）照明分类
地铁车站照明分为正常照明(包括公共区正常照明、附属房间照明等)、应急照明(包括备用照明和疏散照明)、安全电压照明(包括变电所电缆夹层照明、扶梯下检修通道照明和站台板下照明)、广告照明等。公共区正常照明又分为一般工作照明和节电照明。
（二）照明配电状况
照明配电照明配电采用放射式和树干式相结合、以放射式供电为主的配电方式。车站内正常照明采用交流220V电压,由变电所的0.4kV开关柜配电,应急照明由应急照明电源系统供电。车站公共区照明配电箱分别设在车站站厅、站台两端的照明配电室内，配电箱控制的公共区照明范围以车站中心线为界。车站每个照明配电室内设两个照明总配电箱,电源应分别由降压变电所不同低压母线供电，两个照明总配电箱交叉向站厅、站台工作照明和节电照明供电,每个照明总配电箱各带50%的公共区工作照明和节电照明负荷,同时两照明总配电箱需为附属用房照明配电箱提供电源。广告照明电源由变电所三级负荷母线单回路供电。
（三）照明控制状况
目前，地铁车站照明控制主要为：站厅、站台、出入口公共区的正常照明、标志照明、广告照明等可在照明配电室控制，也可在车站综控室由BAS控制。附属用房的正常照明采用就地控制。公共区的应急照明为常明灯,不设控制。附属房间区的应急照明平时就地控制，火灾或紧急情况时FAS集中控制。其中，当车站发生火灾时，按照发生火灾的局部区域由FAS通过配电回路断路器的分励脱扣切除照明配电电源。在运营的高峰时段，站台、站厅公共区的所有照明全部开启。高峰过后，关掉工作照明。停运后，将公共区的工作照明和节电照明全部关掉，仅保留应急照明。
地铁车站照明控制主要由回路上设置接触器，并通过接触器完成控制工作，各个回路采用控制电缆及设置在照明配电室里的综合监控控制箱来连接，总线同主控制器进行连接完成综合监控作业，监控主站设立在车站的控制室，构成照明系统的控制。
三、照明配电及控制的优化
（一）照明配电系统
地铁照明配电系统优化应从设计中经常出现的问题进行入手，同时结合地铁照明系统的智能化控制进行完善，做到安全、可靠、经济、灵活、实用。
1、地铁照明配电中关于电压偏差的控制计算中经常出现偏差现象。相关规范中对于照明配电电压要求为正常运行情况下用电设备端子处电压偏差允许值±5%。但在车站照明配电设计中，经常出现在对电压偏差的控制中出现模糊现象，比如以照明配电室照明总箱处计算或以照明总箱下一级照明配电箱处计算，这都造成配电线路电压损失计算误差。因此，在设计中要严格遵循电压偏差的控制要以变电所至照明回路最远一盏灯具的距离和负荷计算压损，做到计算准确，从而合理选择各级配电回路电缆和电线规格。
2、地铁照明配电中关于配电级数的问题也经常出现，存在误区。相关规范规定，自变压器二次侧至用电设备之间的低压配电级数不宜超过三级，但对非重要负荷供电时，可超过三级。但由于没有将配电级数和保护级数加以区别，加以解释。实际上，有许多人认为保护级数就是配电级数。在工程设计实践中，保护级数多于三级或四级的情况比较多，如果把保护级数当作配电级数，就无法满足重要负荷的配电级数不超过三级的规定。如果为了减少保护级数(有人称之为配电级数)而将断路器改用隔离开关，甚至将所有配电箱(柜)的进线开关均采用隔离开关，这样做，虽然减少了保护级数，但不见得一定有好处，或许是弊大于利。因此，在设计中不应将保护级数当作配电级数，要将保护级数与配电级数分开理解，分别加以限制。并且具体情况具体分析，使配电系统设计更合理。
3、地铁照明采用照明智能化控制系统后，有必要对现有的车站照明配电方式“车站每个照明配电室内设两个照明总配电箱,电源应分别由降压变电所不同低压母线供电，两个照明总配电箱交叉向站厅、站台工作照明和节电照明供电,每个照明总配电箱各带50%的公共区工作和节电照明负荷”重新研究和思考。由于照明智能化控制系统改变了传统照明控制系统单纯以交流接触器控制配电回路的控制模式，取而代之以数据总线利用网络来进行控制的照明系统，以实现多功能控制，因此，车站照明配电室内照明总配电箱,分别由降压变电所不同低压母线引双回路电源，采用双电源切换箱配电形式，消除必须两箱交叉供电的限制，从而更灵活的适用于照明智能化控制系统。
（二）、照明控制系统
从地铁照明控制现状来看，在照明配电箱的进线或出线回路加装接触器，通过继电器、接触器实现车站照明控制。但此种模式中应用的的电缆、综合监控器及接触器比较多，接线也相对复杂，系统抗干扰能力差，且由于只能对照明配电回路进行控制，还需对回路问题加以掌控，并且进行照明模式切换的内容也相对复杂。
随着电子技术的应用和发展，利用PLC来实现对照明系统的智能化控制显现了巨大的优势，这种智能照明的控制系统是种通过数据总线组成，利用网络来进行控制的照明系统。在网络中每个照明配电回路均有一个地址，利用总线将全部部件连接构成控制网络。其组成部分有回路控制开关、总线、网络设备、监视主机、网关及软件，可实现灵活的分布式控制、场景控制、调光控制、定时控制等多功能控制和管理功能。智能照明控制系统能够提供友好的人机界面，利用触摸式方式来进行操作，方便快捷，能够很直观地观察到各区的照明系统工作情况，确认故障位置等，有利于故障维修，能够方便地实现多种照明控制模式的切换，为各区提供不同的照度要求，满足不同时期不同要求的照明需要,并且可以利用PLC所提供的外部通讯接口，通过总线形式来实现数据传输，这样在地铁控制中心就可以监控各车站照明系统，统一对车站照明系统进行控制，实现各种照明控制模式。
结语：
我国轨道交通已经进入了发展的全新时期，照明系统作为地铁站中成本支出的主要部分，通过地铁车站照明配电的合理的设计和优化、智能照明的控制系统的应用,最大程度地降低能耗,节省能源,突出其节约性、综合性及整体性，为地铁项目节省可观的电力费用，并产生良好的社会效益。
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