轨道交通地下车站消防供配电设计

轨道交通地下车站消防供配电设计

王健

王健

中铁第六勘察设计院集团有限公司隧道设计分公司天津300133

摘要：目前，国内主要城市轨道交通设计，对于消防负荷的定义一直存在较大争议。在界定消防负荷及普通一级负荷配电过程中存在较大的分歧，本文主要分析各类负荷的组成及在消防工况下的工作状态，用于明确消防供配电设计。避免出现消防设施的漏设而引起后期隐患，也从臃肿的消防负荷中减掉部分无关内容，提高消防配电的准确度。

关键词：轨道交通；消防；供配电

0引言

随着各大城市经济快速发展，城镇化人口增多，各城市轨道交通逐渐网络化运营，客流量不断加大。由于地下车站防灾能力较弱，排烟不畅，火灾后不易进行人员快速疏散，易导致较大伤亡。各城市主要根据国内现有的地铁设计规范、防火标准等相关技术文献进行设计，但仍有部分内容存在较大争议。本文根据设计现状及设备实际运行情况进行分析，从而精简消防供配电设计，解决供配电专业在地铁消防设计中的主要问题。

1负荷分类

关于地铁消防负荷的确定，根据地铁设计规范中负荷等级的划分：

下列负荷应为一级负荷：

1）火灾自动报警系统设备（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（BAS）、门禁系统设备、安防设施；自动售检票设备（AFC）、站台门设备、变电所操作电源、地下站厅站台等公共区照明、地下区间照明、供暖区的锅炉房设备等；

2）火灾自动报警系统设备（FAS）、环境与设备监控系统设备（BAS）、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。

地铁设计防火标准中对于消防配电，也做了类似描述，本文对其余非一级负荷不再赘述。

根据工程设计现状，首先我们对一级负荷进行分类：

当火灾发生时，直接参与消防救灾的负荷有：FAS、BAS、变电所操作电源、应急照明、气体灭火、消防水泵及其附属设施、防排烟风机及其相关阀门、主废水泵、防火卷帘门、疏散扶梯及消防电梯等。该类负荷直接参与火灾救援工作，故而定义为消防负荷，毫无争议。

当火灾发生时，部分负荷可能间接参与到救灾的有：专用通信、民用通信、信号、AFC、站台门等一级负荷。

现主要分析间接参与消防救灾的负荷：

1）专用通信中包括消防通信系统。消防通信系统中又包括了消防专用电话、防灾调度电话、消防无线通信、视频监控及消防应急广播，且起到与控制中心的联网指挥功能，该负荷应划分为消防负荷进行配电。

2）信号作为轨道交通特有的负荷类型，其由行车指挥和列车运行控制设备组成。该负荷主要对列车进行指挥，属于一级符合中的重要负荷。且当车站或区间发生火灾时，虽不直接参与消防救援，但应及时指挥区间车辆驶离火灾点，将乘客运输到火灾范围以外，避免较大范围伤亡，故而应按照消防负荷配电。

3）民用通信由民用传输系统、移动通信引入系统、集中检测告警系统、民用电源系统等组成，服务于乘客，对轨道交通无运营指挥等功能。然而由于地下车站不能通过地面移动通信基站接收移动通信信号传输，故而为满足乘客需求，设置地下通信机房，但该负荷没有任何消防疏散救援作用，仅对火灾工况下防止人员通信不畅造成恐慌起到巨大作用，且当有被困人员时，可通过民用移动通信系统进行与地面沟通，实施二次救援，建议该负荷按照消防负荷进行配电设计。

4）AFC、站台门、防淹门等一级负荷，在火灾工况下不参与救灾。当车站发生火灾，切断非消防电源，AFC应自动打开闸机进行人员疏散；站台门在无列车停留情况下自动关闭，避免火灾蔓延至区间内；对应左右区间列车应尽快驶离着火车站。当区间发生火灾时，车站各负荷正常运行，列车驶入最近车站进行人员疏散。故而，该类负荷建议设置为非消防负荷，火灾工况下进行消防切非。

综上所述轨道交通一级负荷中除AFC、站台门、雨水泵、防淹门、门禁及安防等系统外，其余一级负荷均应按照参与消防负荷进行设计。

3主要配电原则

对于消防负荷配电，现结合相关规范及消防审查意见等资料进行分析配电原则。

首先，消防负荷应独立成系统。由于地铁设计中环控负荷集中设置，在相应环控机房旁设置环控电控室进行集中配电，环控通风模式较多，并不能实现分别独立成系统，而是按照“一级负荷独立母线，环控柜进行双电源切换”的设计原则。火灾情况下，由FAS发送火灾指令，环控柜PLC执行火灾模式，运行消防排烟及送新风设备。部分一级负荷并不直接参与消防，但火灾工况下需要接收FAS或BAS指令，对不参与消防的风阀执行“关”命令，所以部分非消防负荷不能直接进行自动消防切非，该类负荷应不切非或在环控柜内设置延时切非点进行切非。大部分地下车站大负荷端环控电控室与环控机房并不在同一个防火分区，对于规范中要求的“双电源末端现场切换”无法实现。然根据《地铁设计防火标准》要求，可以在车站对应的环控双电源自切柜单回路放射式供电。当供电距离较长时，宜采用由变电所双电源直接供电，并应在最末一级配电箱处自动切换。

当站内及出入口扶梯参与疏散时，目前均按照现场设置一个双电源切换箱进行设计，但是下行扶梯在火灾工况下停运，做步梯使用，并不参与疏散，故而该设计并未将消防负荷独立成系统，建议该下行扶梯按照二级负荷单独进行配电设计。

其次，消防切非一直是地铁设计中的“老大难”问题，各地消防局的要求也存在一定的差异。由于消防切非不及时或者不切非，在火灾工况下，消防水在空气中形成水蒸气，容易导致电气设备漏电，从而对消防员现场救灾造成触电危险，所以不直接参与消防的设备应及时切除。笔者认为关于消防切非，如上节讨论应对不参与消防的设备直接切除，而对于间接参与消防的设备延时6分钟（站台任一点至地面或其他室外空间的疏散时间不应大于6分钟）进行切除。

再次，关于消防负荷过负荷保护设计，根据设计规范要求消防负荷在过载工况下仍应正常运行，该线路的过负荷保护应作用于信号而不应切断电路，所以建议取消消防负荷的过负荷保护功能，改为过负荷仅报警不动作。该类负荷应用于消防水泵、消防风机及疏散电（扶）梯，其余负荷可不执行，因其余消防弱电系统或应急照明均设置有UPS（EPS）蓄电池组，基本不会出线过载的问题。

最后，关于消防电源监控系统的设计，应遵循《火灾自动报警系统设计规范》对所有参与消防的负荷均设置该系统。

4结语

通过以上论述，主要总结了地铁工程地下车站对于消防负荷的配电设计原则，在原有规范不明确的地方进行了优化设计，并应严格按照规范要求及工程实际负荷运行情况进行设计，不必要的一级负荷应从消防负荷中剔除，做到“越简单、越可靠”的设计原则。

参考文献：

[1]GB50157-2013，地铁设计规范[S].

[2]GB51298-2018，地铁设计防火标准[S].

[3]JGJ16-2008，民用建筑电气设计规范[S].

[4]GB50016-2014，建筑设计防火规范[S].

[5]GB50116-2013，火灾自动报警系统设计规范[S].

作者简介：王健（1987.4-），男，山东陵县人，工程师，主要从事于地铁、市政工程及民建供配电设计与研究