模块化EPS应急照明电源在地铁车站中的应用研究_王露.pdf

光源与照明 总第 176 期 2023 年 1 月 照明电器139模块化 EPS 应急照明电源在地铁车站中的应用研究王 露科华数据股份有限公司，福建 厦门 361006摘要：随着我国城市的快速发展，地铁的建设缓解了城市交通的巨大压力。地铁是人员高密度流动的场所，需要保证应急照明与疏散指示用电设备的供电。文章主要分析模块化 EPS 应急照明电源的现有应用方案，针对现有应用方案不能合理利用地下空间、设备数量较多且监控分散等问题，提出模块化 EPS 应急照明电源的集成化应用方案。关键词：EPS；应急照明电源；集成化；模块化分类号：U231+.910引言在应急照明系统中，EPS 应急照明电源是重要组成部分，EPS 应急照明电源的可靠性对地铁车站安全产生重大影响。目前，地铁主要采用市电直供和 EPS应急照明电源供电的集中供电模式，其核心是 EPS 应急照明电源，在车站进线市电失电的情况下，可以为公共区、设备区及区间的应急照明与疏散指示标志灯等供电1。1模块化 EPS 应急照明电源的工作原理在市电态下，由牵引降压混合变电所或降压变电所的两段交流低压母线各供一路三相电源（主电与备电）接入双电源切换装置（ATS），当主电源故障时，ATS 会切换至备用电源，保证一路市电电源的正常工作。市电接入 EPS 应急照明电源，通过充电单元对蓄电池充电，同时给后端负载供电。当控制器监测到市电电源电压过低、故障、停电时，由蓄电池通过逆变器供电。当市电电源恢复时，控制器监测到市电电源正常，EPS 应急照明电源内部切换装置动作，改为由市电向负荷供电2。当设备故障需要维修，同时要求负载不断电时，EPS 应急照明电源可工作在维修旁路状态。相比传统的塔式机器，模块化 EPS 应急照明电源具有极高的可靠性和极简的维护操作。充电器与逆变器采用 N+1 冗余备份，单个模块故障可自动退出，不影响其余模块的正常使用3，如图 1 所示。2模块化 EPS 应急照明电源的原有方案地铁车站的 EPS 应急照明电源为户内成套设备，主要包括双电源切换装置、整流/充电单元、蓄电池组、逆变器（带输出隔离变压器）、故障检测与智能控制单元、切换开关、维修旁路开关及馈线单元等。系统输入为双电源切换转置，馈出回路包含设备区强启回路、公共区配电、疏散指示配电回路4。在地铁车站站台和站厅的两端分别设置 1 套 EPS 应急照明电源，一共 4 套，为就近的区域照明设备等供电。为了减少设备的使用，方便运营，可以在车站两端分别设置2 套 EPS 应急照明电源，整体容量为 20 40 kVA5。EPS 应急照明电源设备实物图如图 2 所示，在地铁车站设置的 EPS 应急照明电源一般设置 3 个柜子，分别为主机柜、馈线柜及电池柜，单柜尺寸为 600 mm（或 800 mm）800（或 600 mm）2 200 mm。EPS 应急照明电源主机柜由原来的塔式机型逐步转为模块化机型，主机的可靠性和维护性大大提升。为了维修方便，一般 EPS 应急照明电源会至少预留 800 mm 的空间，设备整体占地面积比较大，地下空间寸土寸金，应尽可能合理利用土建空间，避免不必要的浪费6；地铁车站设置的应急照明、疏散指示灯具点位较多，如果全部都直接接入配电柜，不仅线路多，且不利于支路开关状态的监控，施工接线也不便捷7；在系统监控方面，设备监控比较分散，EPS 应急照明电源主机柜、馈线柜及电池柜的运行信息要分别通信和上传至 BAS 系统，接口较多且工程量较大。3模块化 EPS 应急照明电源的集成化应用方案根据上文，模块化 EPS 应急照明电源的原有应用作者简介：王露，男，硕士，工程师，研究方向为电气工程。文章编号：2096-9317（2023）01-0139-03 照明电器 2023 年 第 1 期 总第 176 期 光源与照明140方案存在不足，需要结合实际负载的容量和监控的关键设备的信息种类，采用集成化的思路，优化配电和监控方案。3.1 配电功能集成化不管是站厅还是站台区域，所用的照明灯具均为节能型 LED 荧光灯，负载容量减小了很多。同时，随着消防应急照明和疏散指示系统技术标准（GB 513092018）的正式实施，原有的应急照明灯具、疏散指示灯具独立成系统，单独由消防应急照明和疏散指示系统供电，使 EPS 应急照明电源主机负载容量进一步减小，目前，EPS 应急照明电源容量为 10 15 kVA8。原来车站两端的照明灯具都直接接入配电柜，线路较多且施工量大，施工人员施工时会因灯具点位太多而出现接线错误或者接线不良的情况，后期排查也费事费力。进行集成化应用后，EPS 应急照明电源主机后端负载量大大减少，主机的结构和功能得到集成，实现了配电单元模块化设计。在模块化 EPS 应急照明电源主机集成配电结构中如图 3 所示，主机上部集成了输入 ATS，连接外部两路输入的不同源市电，经过ATS 切换后接入主机输入侧，一路直供给应急照明负载，一路同步给充电器为蓄电池充电。ATS防雷器24 路分路开关逆变模块 123主控板旁路模块充电模块 123风机电池输变压器微断交流电容电源板、充电控制板等图 3模块化 EPS 主机集成配电结构图配电输出部分采用分区域集成的方法，按设备区、公共区、区间及站台站厅出入口的照明灯具分区设定主电开关充电开关充电AC/DC逆变DC/AC变压器维护开关电池组负载输出开关主电1滤波器电池开关ATS主电2图 1EPS 应急照明电源工作原理示意图图 2EPS 应急照明电源设备实物图光源与照明 总第 176 期 2023 年 1 月 照明电器141配电总开关，全部开关集成于主机，在每个区域再设计二次配电箱安装于电源室墙面。通过 EPS 应急照明电源输出的电力通过各区域总开关到达下级配电箱，最终通过配电箱下放至该区域的照明灯具。采用配电集成的应用方案，可节省馈线柜所占的空间，利于维护和检修。输入双电源的切换装置也集成于主机，整个系统电能自上而下流动，非常顺畅。馈线单元的总微断开关并排一起嵌入内部安装轨道，此部分封板结构设计成活页方式，可以打开一侧面板，而无须拆解钣金面板，大大提升了维护效率。充电器和逆变器设计在主机中部，利于运营人员进行维护操作。整机采用“前进风、后出风”的设计，设备离墙预留 200 mm 的间隙就能散热，方便巡检和更换。综上，通过配电功能集成化将原 EPS 应急照明电源设备的主机柜、馈线柜和电池柜减少为主机柜（含配电）和电池柜，大大节约了消防照明电源室的土建面积，同时配电部分功能单元也更加清晰，施工更加方便。3.2 监控信息的上传与显示集成化原地铁 BAS 系统监控 EPS 应急照明电源时，需要分别与 EPS 应急照明电源主机柜、配电柜及电池柜通信，或者需要在每个电源室设置现场采集单元统一收集上传信息，通信接口较多且工程量大；各设备独立显示运行信息，不利于集中巡检，工作量大。集成化应用方案采用 EPS 应急照明电源统一采集系统设备信息，内部设置通信接口，分别与 ATS、馈线开关、蓄电池 BMS 通信，信息均可通过 EPS 应急照明电源主机触摸屏显示，通信采用轮询机制。EPS应急照明电源主机对外采用 RS485 接口，通信协议为Modbus 协议，可采集整个系统的监控信息并统一上传至 BAS 系统。模块化 EPS 应急照明电源对外通信接口示意图如图 4 所示。图 4模块化 EPS 应急照明电源对外通信接口示意图在模块化 EPS 应急照明电源主机面板设置全中文大屏幕人机交互 LCD 显示屏，可显示 EPS 应急照明电源装置各部分（交流电源自动切换装置、整流/充电机、蓄电池组、逆变器、馈线单元）运行参数、运行状态、故障信息，可以自动记录故障报警信息能，能对设备进行基本操作与选项操作，基本操作与选项操作相互独立。EPS 应急照明电源主机面板显示屏除了显示自身信息，还可以显示系统内其他设备的信息，BAS 系统只需通过一个对接通信接口即可对接整个系统，不仅高效方便，还大大减少了工程的施工量。4结束语综上所述，EPS 应急照明电源是地铁安全配电的重要组成部分，文章分析了 EPS 应急照明电源的工作原理与应急电源系统的组成，并深入研究目前地铁中EPS 应急照明电源的应用方案，然后结合实际的照明负荷、监控情况，提出了集成化的优化方案。可以在地铁车站 EPS 应急照明电源设计过程中提高设计效率和土建空间利用率，优化运营效率。上述优化方案已经应用于厦门地铁、杭州地铁、南京地铁等，应用效果良好。参考文献1 刘毅.轨道交通应急照明电源蓄电池容量计算方法研究J.电气时代,2019,454(7):60-62.2 王露.地铁消防应急照明电源的消防联动控制问题及完善策略研究J.新型工业化,2020,10(10):1-3.3 朱飞雄,马静波,涂慧敏.铁路行业标准与消防应急照明和疏散指示系统技术标准的差异性研究J.铁道标准设计,2021,65(5):153-157,178.4 秦小光.运营铁路隧道防灾救援监控与报警一体化技术研究J.铁道标准设计,2018,62(9):119-124,173.5 刘伟鑫.关于应急照明在地铁车站中的应用J.智能建筑电气技术,2020,14(3):52-54.6 杨正波,魏海洋.城市轨道交通分布式疏散指示系统可实施性探讨J.城市轨道交通研究,2022,25(9):58-62.7 杜东平,陈剗.基于现行规范的地铁应急照明设计探讨J.都市快轨交通,2021,34(2):123-129.8 胡志方,万斌.城市轨道交通区间智能应急照明及疏散指示系统方案研究J.公路,2017,62(7):353-357.