地铁车站低压配电安全设计刍议

地铁车站低压配电安全设计刍议

高昉

高昉

中铁第一勘察设计院集团有限公司陕西西安710043

摘要：随着国内各地越来越多地铁投入运营，当前地铁安全受公众关注程度也不断升高，地铁车站低压配电系统设计与车站运维及乘客的人身安全密切相关。从自身设计与配合施工经验出发，论述了车站动照设计中与人员安全有关的若干设计关键点，提出建议做法，供地铁低压配电设计人员参考。

关键词：地铁；低压配电；安全设计；

引言

地铁车站低压配电系统复杂，设备繁多，与各专业接口多，长期影响到所有运维人员及乘客的安全。尤其是现在公众对于地铁的关注程度极高，地铁的建设及运营方对于低压配电安全设计的要求也很高。在设计中，应处处从安全角度考虑，才能从源头杜绝低压配电系统安全事故。目前，国内各设计院设计习惯不尽相同，不存在一个统一的做法可以供全部地铁低压配电设计人员参考。对地铁低压配电系统进行全面的审视，查找设计中易被忽视的造成安全隐患的关键点，提出设计建议，供同行参考借鉴。

1.地铁低压配电系统安全设计分类

1.1地铁低压配电系统特点地铁车站低压配电系统向车站内及相邻区间的各专业、各系统的设备提供电源。由降压变电所、动力照明系统、接地系统组成，包含了配电变压器、低压配电开关柜、各种配电箱、控制箱及电缆、电线、照明灯具、插座等部分，涉及到的电器及相关设施种类繁杂。每个地铁车站的低压配电系统是一个独立的系统，设备种类繁杂，数量多，为各专业提供电源，与各专业接口多，与运营及乘客密切相关。公共区的配电设计直接影响到乘客的乘用体验。

1.2地铁低压配电专业从以下方面进行安全设计：电击防护、电气火灾预防、应急照明疏散系统、其他方面。

2.电击防护设计

电击防护可分为直接接触电击防护及间接接触电击防护。

2.1直接接触电击防护：设置于公共区的配电箱柜，应在设计文件中或者厂家图纸确认中，明确箱体带锁，只能由运营人员开启箱门，避免乘客误打开箱门导致触电事故。对于设置于公共区以及运营办公房间的插座，可以提高安全等级，采用带开关的插座。公共区以及设备区走廊的壁装疏散指示灯具，其安装高度不超过1m，应尽量暗装，防止年长日久脱落后，裸露的火线线头对人员造成电击伤害。有的地铁站设有风道夹层，对于高度低于1.9m的风道夹层，为避免灯具与运维人员发生直接接触，应设置特低电压照明。

2.2间接接触电击防护：当电气装置因作为基本防护的绝缘破损发生接地故障，原本不带电压的电气设备外露导电部分因此带对地故障电压时，人体接触此故障电压而遭受的电击，称作间接接触电击。在电气设备的产品设计中为各类设备规定有不同的防间接接触电击措施。低压配电设计人员应根据规范设计出能够自动切断发生接地故障回路的低压配电系统。设计中有以下几处值得注意。

广告照明灯箱设置在站厅公共区、出入口、站台轨行区等位置。电源取自广告照明配电箱，一般设置在每层每端的照明配电室，采用TN-S系统。多数广告照明灯箱安装高度在运维人员或者乘客轻易用手可触碰的高度，且距离配电箱距离较远，在发生单相接地故障或者相间短路的情况下，设备外壳，有可能产生超过50V的对地电压，对乘客造成电击危险。出入口地徽照明也与此类似。解决对策一是在设计阶段，根据系统的具体参数，按照手册及规范给出的算法，精确计算确定导体及开关参数，在发生回路绝缘破损的条件下，保护电器能够正确地对故障进行切断；二是进行局部等电位设计，比如在照明配电室设置公共区接地端子排，引出导体将公共区的装修龙骨进行连接，在地徽灯柱地面下设置一圈与灯具金属底座连接的接地扁钢。为降低潮湿、容易积水部位产生不安全电压的可能，在水泵房、开水间、盥洗间等处设置局部等电位联接端子箱。

3.电气火灾预防设计

据统计，2007-2015年全国火灾中，电气火灾占据了30.15%的比重，为最主要的诱发火灾的原因，并且比重有增加的趋势。[3]如果电气装置设计安装不当，往往在建筑物中因电的原因而形成起火源。电起火源通常以异常高温、电弧（电火花）的形式出现。其发生是复杂多样的，一般可归纳为短路、连接不良和电气装置安装不当三类原因[4]。

短路起火大多数是由接地故障电弧引起。在地铁公共区的配电设计中，有些设计者习惯使用JDG管作为配线保护管，或者对于施工单位提出的这种做法予以认可，这种情况需要慎重考虑。由于地铁车站结构外墙往往普遍存在渗漏水现象，渗漏水进入站厅结构墙离壁墙内，甚至可能直接流到广告照明灯箱等设备的配电线管以及接线盒上。当使用JDG管作为保护管时，管与管之间通过不防水的专用卡口连接，管壁较薄容易造成物理损伤，对于导线的保护作用降低。在这种环境下，导线绝缘损坏的可能性增大，导线接头处易产生电弧，形电气火灾隐患。因此，建议在地铁站厅结构墙以及渗漏水比较严重的地方敷设电线穿SC管,对于空气湿度大的城市则建议地下车站公共区导线穿管全部采用SC管。考虑到相间电压超过300V，在接线盒处容易形成电弧，公共区广告照明配电回路不宜采用三相配电。

考虑到电缆的热效应对于电气安全的影响，设计者在进行电缆规格设计时，需要根据电缆敷设环境对电缆确定降容系数。根据国家标准图集《建筑电气常用数据》中的数据，单层敷设在无孔托盘且数量较多时，降容系数为0.7，综合考虑地铁站的各种电缆敷设环境，电缆降容系数基本可以选取0.7。但是需要注意为避免电缆过载运行，降低电气火灾可能性，桥架的规格应满足此处的全部电缆单层敷设的要求，不能满足时应当增加桥架或者增大电缆规格。

对于在地铁设备区走廊敷设的公共区配电导线，可以采用金属线槽集中敷设，回路很少的情况下，线槽规格采用200mmx100mm即可，回路数目比较多时，线槽规格应不小于300mmx100mm。

4.应急照明疏散系统设计、其他安全设计

根据《建筑设计防火规范GB50016-2014》的规定，公共建筑的灯光疏散指示标志，应设置在安全出口和人员密集的场所的疏散门的正上方。设计者需要注意门洞上方的灯光疏散指示标志位置偏移的情况。

按现行规范，地铁车站卫生间无需设置应急照明，但是笔者建议在卫生间设置应急照明灯。因为火灾中卫生间内漆黑一片，如厕人员容易被绊倒或者滑到，影响到逃生，只要有微弱的应急照度，就可以避免上述情况发生。在火灾逃生情况下，地铁站的风道、风机房内的设备基础、板上开洞、台阶等构筑物都可能对逃生人员造成安全隐患，设计中需要注意对于这些部位重点考虑，保证其应急照明照度。

低压配电专业往往需要设计冷水系统等其他专业设备系统的控制、信号电缆敷设路径，这部分电缆由设备厂家提供，需要注意这部分电缆需满足低烟、不含卤素的要求。站台板下特低电压照明导线穿管采用的非金属保护管同样要求低烟、不含卤素。

结语地铁低压配电专业从电击防护、电气火灾预防、应急照明疏散系统等方面进行安全设计。公共区以及设备区走廊的壁装疏散指示灯具应尽量暗装，插座宜带开关，公共区广告照明等负荷的配电设计应慎重计算，公共区配电不宜采用JDG管，卫生间宜设置应急照明灯具，冷水系统设备自带弱电电缆也应满足低烟无卤要求。地铁低压配单设计者在细节中进行安全设计，提升地铁安全水平。

参考文献

[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB50157-2013地铁设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2013

[2]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB50016-2014建筑设计防火规范[S].北京：中国计划出版社，2014.

[3]蒋慧灵,李杰,马艺嘉.2007—2016年全国电气火灾现状及防治对策.《武警学院学报》-2017

[4]王厚余．低压电气装置的设计安装和检验［M］．3版.北京:中国电力出版社，2012．