精品长大地铁过海区间供配电及疏散方案探讨.docx

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长大地铁过海区间供配电及疏散方案探讨

长大地铁过海区间供配电及疏散方案探讨

长大地铁过海区间供配电及疏散方案探讨冯霞，孙晓科（中铁隧道勘测设计院有限公司，天津300133）摘要：

通过分析长大地铁过海区间供配电及人员疏散存在的问题，并结合我国在建的过海区间工程，借鉴国内外类似工程案例和相关技术资料，采用理论分析和工程类比等方法，提出了影响区间供配电及人员疏散方案的关键因素及相关措施，可供相关工程参考借鉴。

关键词：

长大地铁；过海区间；供配电；人员疏散1过海区间工程概况1.1在建过海区间工程案例国内首条跨海地铁区间——青岛地铁1号线过海段于2016年3月份成功开挖，标志着我国城市轨道交通过海区间工程技术取得实质性进展，目前国内共有4条在建过海地铁区间工程（见表1）。

表1国内在建过海区间轨道交通工程项目名称区间长度（km）过海段长度（km）青岛地铁1号线瓦贵区间8.13.49厦门地铁2号线海东区间2.742.1厦门地铁3号线五会区间4.953.7青岛地铁8号线大青区间8.15.51.2长大过海隧道各主要机电设备能耗分析根据目前已运营及在建的长大过海隧道机电设备能耗计算分析，长大隧道位于地下、空间密闭、人群聚集量大、公众疏散困难、结构渗漏水问题等，对于运营通风、防灾通风及排水的要求较严格。

在各机电设备中，通风部分用电占据长大过海区间隧道用电量的主要占比（60%以上），其次是给排水（占17.2%），这两部分的运营安全性直接关系到整个工程的安全性，也是供配电设计所需要解决的重点问题（见图1）。

图1长大隧道各机电设备能耗分布图1.3过海区间隧道机电设施过海隧道内主要机电设施为通风设备、给排水设备及照明设备，一般地，通风模式的选取直接决定区间隧道内用电设备的类型，这个与隧道区间断面息息相关，结合隧址地质条件、施工方法、建筑限界、行车速度、管线敷设、通风防灾、疏散救援等因素综合考虑，根据隧道断面尺寸大小及布置等不同，主要有三类方案可供选择：

①单洞；②双洞；③三洞。

长大过海区间除了通风系统外，还有很重要的一部分为给排水系统设备，水系统的设置方案依托于隧道施工方法及隧道纵断面的确立，根据扬程确立提升等级及泵房的设置。

目前国内在建过海区间断面型式及防灾通风模式（见表2）。

表2国内在建过海区间断面及防灾通风模式项目名称断面型式纵断面防灾通风方案青岛地铁1号线瓦贵区间矿山法单洞双线V坡半横向厦门地铁2号线海东区间盾构法双洞单线V坡分段纵向厦门地铁3号线五会区间矿山法+盾构法双洞单线V坡分段纵向青岛地铁8号线大青区间矿山法+盾构法双洞单线V坡分段纵向2过海区间供配电技术研究2.1地铁区间供配电地铁区间供配电目的在于满足各类负荷在正常运营工况下的设备正常运行及在火灾等不利工况下各类设备的正常运转。

供配电系统以长期安全可靠供电为原则，按用电负荷的重要性及用途进行供配电系统设计，在满足规范要求的同时做到便于业主的使用管理、操作及维护。

一般地铁区间配电系统用电负荷按其用途和重要性的不同分为一、二、三级。

一级负荷：

区间轴流送排风机、射流风机、雨水泵、废水泵、火灾自动报警系统设备、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、应急照明、防淹门及火灾或其他灾害时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、变电所操作电源、地下区间照明等。

二级负荷：

变电所检修电源、附属房间照明、普通风机、排污泵、多联机室外机等。

三级负荷：

区间检修设备、附属房间电源插座及其它停电后不影响轨道交通正常运营的设备。

作为长大过海区间，其内部设备特点是负荷大、负荷等级高，一旦停电，对各方面影响较大，因此对隧道内供电要求较高，且内部的负荷等级多为一、二级负荷。

根据相关规范要求需设置相应的应急电源系统。

2.2长大过海区间变电所设置根据变电所的设置原则来判定，结合主要用电设备集中区域会根据负荷情况，通过比选考虑是否采用设置现场变电所的方案。

现有国内过江过河等长大区间地铁隧道，出于防灾通风考虑，设置区间风井，缩短区间隧道送排风长度。

在风井的设置区域，根据通风模式的不同，设置各类射流、轴流风机。

在长大过海区间，结合区间纵断面，一般采用V或W坡来实现下海过江且同时满足纵坡要求，在最低点处，需要设置废水泵房，废水泵房配电的实施根据供配电系统设计规范（GB50052-2009）要求，设置独立的应急电源系统。

综合考虑以上因素，国内在建过海区间变电所设置（见表3）。

表3国内在建过海区间变电所设置项目名称变电所数量备注青岛地铁1号线瓦贵区间42个牵引变电所，2个独立降压变电所，变电所结合风井与泵房合设厦门地铁2号线海东区间1结合区间风井设置变电所厦门地铁3号线五会区间4结合1座区间风井3座泵房合设变电所青岛地铁8号线大青区间4结合风机房设置2处牵引变电所，2处独立降压变电所2.3长大地铁过海区间供配电方案研究根据以上分析，为满足长大地铁区间的供配电需求，结合风井、泵房等合理设置变电所，最大程度的优化配电距离，使得配电方案更加科学可行。

变配电所主接线采用单母线分段运行，正常情况下，两台变压器同时运行，母联开关断开，当一台变压器故障或失电时，母联开关自动投入，由另一台变压器负责全部的一、二级负荷。

区间动力设备的配电采用放射式与树干式相结合的方式，以放射式配电为主。

对于一部分特别的负荷，如海底最低点的废水泵房，这类负荷供电电源的可靠性涉及隧道安全性，为特别重要负荷，结合周边电网实际情况，需要考虑设置独立应急电源系统，来保证供电可靠性。

独立应急电源系统一般采用发电机作为一路备用电源，发电机的接入在实际工程中，使用较多的为中压接入与低压接入（见表4）。

表4发电机设置比选接入方式特点及使用场合中压长距离大功率使用低压近距离小功率使用低压室进线开关QSA1、QSA2带失压保护，与母线分段开关QSA3联锁，仅当QSA1、QSA2任一断路器失压（非故障）断开时QSA3自动投入，带自复。

QSA4与母线分段开关QSA1、QSA2联锁，仅当QSA1、QSA2两处断路器都失压（非故障）断开时QSA4自动投入，带自复。

长大海底区间柴油发机组的设置位置应结合配电负荷的情况，发电机组可以设置于地面斜井，至海底泵房的供电距离较长时，考虑电压压降和施工敷设情况，需要采用10.5kV柴油发电机组，同时在海底泵房内增设一台10.5/0.4kV变压器，负责海底废水泵的配电。

也可以采用现场设置低压柴油发电机，此种设置需要在低压柜处预留接入点。

3过海区间人员疏散研究3.1地铁事故统计区间事故分为紧急事故和非紧急事故两类。

火灾事故是对城市轨道交通影响最为严重、危害最大的一类事故。

根据相关统计数据得出地铁事故分布图（见图2）。

火灾事故是威胁地铁安全的主要因素（占46%），而防火安全首要目标是保证建筑内人员的安全，其次是保证建筑其他安全相关目标。

结合过海区间工程情况，过海区间内一般采用设置联络横通道和纵向疏散平台等设施，火灾时人员通过车辆侧门或端头门下车，经纵向疏散平台或道床行至联络横通道处，进入非火灾隧道。

3.2区间疏散指示系统的分类及比较图2区间事故统计分布图区间疏散指示系统分为传统疏散指示系统和智能疏散指示系统。

传统区间疏散指示系统是根据人工确认的火灾和事故信号开启事故区域内的相关指示灯具。

智能疏散指示系统为根据接收到的事故信号，结合不同报警点，分析判断开启安全区域内的指示标志，主动引导人员通过最佳路径快速疏散至安全地带（见表5）。

表5疏散指示系统比选疏散指示系统不可变独立工作，故障后无法及时发现修复AC220较差类别方向指示灯具工作电源疏散效果传统区间智能区间疏散指示系统可变可实时监测维护由系统主机集中提供安全电压准确指示最佳路径传统的疏散指示系统独立工作，没有相关联动，一旦发生事故，指示方向有可能会将人员引向危险区域，耽误疏散时间同时造成现场次序混乱踩踏等次生伤害。

根据相关规范，《地铁运营安全评价标准》要求“区间隧道内应设置集中控制型疏散指示系统”。

《城市轨道交通技术规范》要求“区间隧道应设置可控制指示方向的疏散指示标志”。

现有的国内运行地铁区间，大多采用区间接触器控制相应某一方向指示灯，但是对于较长区间及事故紧急工况下，不能很好的满足需要，达到实时准确的疏散人员到安全区域。

3.3长大过海区间疏散指示方案

（1）火灾工况下的疏散指示方案。

根据地铁设计规范要求，应满足“迎风疏散，远离火源”为疏散原则，特别强调了在火灾时乘客应尽量快的脱离火灾烟雾区疏散至安全地带为目的，控制区间内疏散指示灯的方向按照指向新风方向与区间火灾排烟模式相协调，提出相应的疏散指示方案。

适用工况一：

上行（或下行）区间列车头部及靠近列车前半部分火灾，位置在车站与区间联络通道之间，智能疏散方案如下：

按照规范较近车站送新风，另一端排烟；根据“迎风疏散”原则，列车内人员考虑沿标志灯直接疏散至送新风车站。

适用工况二：

上行（或下行）区间列车尾部及靠近列车后半部分火灾，位置在车站与区间联络通道之间，智能疏散方案如下：

根据“远离火源，尽快脱离烟雾区”原则，火灾点到联络通道之间的人员，沿指示灯指示方向经联络通道借用另一个区间隧道进行疏散。

火源点与较近车站之间的人员，根据经验分析，火灾蔓延时间仅仅只有3min，若着火点为车内，3min内在火势蔓延之前，考虑利用区间疏散平台，根据“迎风疏散”，向送新风的车站疏散。

智能疏散系统在火灾发生时，由主机结合具体火灾发生情况计算最佳疏散路线，并控制系统内双向疏散指示灯点亮相应方向的指示箭头，开启相应安全通道的安全出口标志灯。

（2）非火灾工况下的疏散指示方案。

当区间内发生不可预见的结构性变化或长期阻塞等情况时，也需要借助疏散指示方案实现人员尽快疏散。

此种情况发生时，一般有双向行车的隧道，另一条隧道可能有运营车，此时不建议用联络通道，指示灯指向送新风的方向，以保证人员疏散时有充足的新鲜空气。

此外，根据人员安全生命评估准则，环境2.1m以下，能见度不小于10m，地下区间设置疏散标志灯，不小于10m，并应与消防联动。

正常工况下，同时点亮两个方向的指示；火灾或者阻塞工况下，根据运营应急预案模式，设置指示方向为迎着新风方向，由BAS进行联动控制。

长大地铁过海区间由于其区间长，设置区间风井后，海域段不可避免的会出现有超过两辆以上列车在区间内运行，当其中一列着火时，应能及时通知未着火列车，因此需设置完善的FAS系统。

4结论

（1）长大过海区间的工程条件比较复杂，针对不同区域设置采用不同的供配电方案和防灾疏散模式。

（2）区间隧道长度、隧道断面型式、隧道施工方法等是影响长大过海区间供配电设计及疏散方案的因素。

（3）结合隧道内负荷性质，制定不同的供配电方案，对于周边电网条件不发达的区域，特别重要负荷应考虑设置应急电源。

（4）长大过海区间疏散救援是重难点，条件允许的情况下应考虑智能疏散指示系统，区间可控制指示方向疏散标志应为强条。

参考文献：

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U231+.8文献标志码：

A文章编号：

2096-2789（2017）08-0010-03作者简介：

冯霞（1987-），女，工程师，研究方向：

供配电技术。