中铁二院华东勘察设计有限责任公司 浙江杭州 310004
摘要：地铁低压配电系统为地铁中复杂多样的用电设备提供电力和控制，具备着为地铁车站进行照明与供电活动的重要功能，在进行地铁低压配电节能设计时，首先要对地铁用电负荷特性及运营特点进行分析，按照地铁的实际情况采用可靠的技术措施，并综合考虑经济合理、环境友好等因素，采取有效的节能措施，来进一步提高供电的可靠性，进而实现更好的节能效果。
关键词：地铁；低压配电；节能问题
一、地铁低压配电系统以及节能意义
地铁以其高效快捷、舒适安全以及载客量大的特点和优势，逐步发展成为发达城市居民出行的主要交通工具，是现代化大都市的重要标志之一。随着我国城市轨道交通建设进入高速发展时期，通车里程公里数也达到世界前列。所以，地铁作为耗电大户，为了减少成本和提高地铁设备的安全性，开展对于地铁低压配电的节能设计和研究显得极其重要。
1.1地铁低压配电系统
目前地铁低压配电系统主要分为两个部分，动力配电和照明配电。其中动力配电设计中的通信、信号、综合监控、售检票、消防等基础性设施是由降压变电所低压集中配电，通风空调等环境控制设备是由通风空调电控室集中配合和控制，而照明配电设计主要负责车站及区间内正常照明、应急照明、广告照明等照明内容的配电及控制。在整个地铁低压配电系统中，由于地铁的用电量极大，能源消耗和设备的运行压力较大。
1.2地铁低压配电节能意义
地铁低压配电节能意义主要体现在以下几个方面：首先，经济效益。在地铁运营过程中，需要大量的能源支持和保障，而通过节能降耗能够大大提高地铁运营的经济效益，减少地铁运营成本，在城市公共交通工具竞争中，能够提高自身的竞争优势；其次，生态效益。在低压配电中实现节能应用设计，除了提高地铁的经济效益之外，还能够通过减少能源的消耗，提高对于生态环境的保护，特别是地铁所处的地下生态环境相对脆弱，减少能源消耗能够保护当地的生态环境，实现可持续发展和健康发展，并且通过节能应用能够提高地铁运营的智能化，从而增强地铁的安全性；最后，社会效益。随着城市的快速发展，城市用电量急剧提高，城市的用电压力不断增加，在地铁设计和运营过程中，减少能源的消耗，不仅能够减少对于城市的电量使用，还能够通过地铁的节能设计，推广到其他环节和领域的节能应用，从而提高整个地铁低压配电系统的社会效益。
二、地铁低压配电系统中节能技术分析
经济发展带动了科技进步，地铁低压配电系统中，需要充分注重节能理念的落实，在已有工程经验的基础之上积极开发新型技术、并应用与实现，保证低压配电系统的节能效果满足发展需求。
2.1低压动态无功补偿技术分析
随着各种非线性和时变性电子装置的大规模使用，电力系统中谐波成分显著增加，其负面效应日益显见。“谐波污染”已成为影响电能质量的主要因素之一。动态无功补偿技术一般为借助计算机实现智能控制的体系，应用部位包括变频扶梯、照明设施等，降低对应设备的电能损耗量，避免设备空载引起的浪费，实现配电系统的无功补偿控制。采用分散设置的APF（有源滤波器），兼具无功与谐波补偿功能，从源头治理谐波，保证电能的高质量，提高设备使用的安全可靠性，减少 “谐波污染”带来的危害。
2.2智能照明控制技术
地下车站由于缺少自然采光，完全依赖人工照明，照度要求高，运营时间长，照明用电量可站车站总用电量的10%。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据地铁运营高低峰，采用智能照明控制系统，对车站公共区、设备区及区间内的各类灯具进行智能化控制，既能增加下下空间照明生动性，还能延长光源的寿命，降低检修和维护成本，同时大大节约了电能。
2.3管理体系的规范化建设
地铁低压配电系统中，为了实现合理节能的目标，不但需要进行技术管理，还需加强管理措施的落实。地铁运营中耗电量巨大，电能耗费现象较为常见，为此，合理设置电能计费仪表，量化车站各系统设备的能耗，便于制定合理的节能指标，进而提高节能意识。
三、节能措施的应用分析
3.1节能灯具的应用分析
发光二极管（LED）节能灯具相比传统荧光灯的优势体现在：不含铅、汞等有害物质、无噪音、稳固度高、可控性良好，借助LED等可实现控制编程处理，可实现效率最大化；美化装修，借助LED多种光源的装饰效果可提高地铁的装饰装修功能；再者，LED采用固体冷光封装处理，抗震效果好、发热量低，寿命高达6年。杭州地铁从2号线一期工程开始，全面采用LED照明，并采用智能调光控制，在不同的工作时段自动调节不同的亮度，较传统荧光灯约节能25%。
3.2变频技术的应用分析
地铁站内自动扶梯耗电量高达总量的15%左右，且扶梯连续作业、功率高。自动扶梯空载时，如果按额定速度运行，具有能耗大、机械磨损大和使用寿命地等缺点。因此，自动扶梯变频控制，可根据客流情况自动调节扶梯的运行速度，对实现良好的自动变速、分时管理具有重大现实意义。扶梯的运转频率取决于地铁站客流量的大小，在地铁客流高峰期自动扶梯的运转频率增高有利于乘客的通行与客流的疏导，当客流较少时自动扶梯的运转频率，没有客流时，扶梯的运转速度十分缓慢，不但为乘客节约了时间同时大大降低了能源的消耗。通过采用变频技术，大大降低了自动扶梯启动时对电网的冲击，可有效改善电网的功率因素，降低功耗。通风空调系统非消防设备同样可以采用变频技术达到节能的目的。
3.3太阳能光伏发电
城市轨道交通作为城市发展公共交通的首选，其耗电量巨大。光伏发电系统作为新型可再生能源在地铁车辆段、停车场中运营有先天条件优势：场段内运用库、检修库等大型单体屋顶面积很大。光伏发电技术在城市轨道交通场段应用具有良好的社会效益和经济效益，是城市轨道交通发展中的一大亮点，同时也打破了以往城市轨道交通仅能由城市电网供电的单一用能特点，丰富了轨道交通工程的供能结构。
3.4能源管理系统建立
地铁工程中，设置车站级的能源管理系统，完成对应数据采集、监控、故障报警等功能。该系统具有良好的操作界面，便于实现对测控设备、网络运行状况的监测，利于运营管理部门及时了解系统内设备的运行、能耗状况。系统主要由底层智能表计、通信网络、通信接口、上层监控设备及软件等组成。便于实现资源共享、系统集成控制，降低硬件设备的投入。能源管理体系将监控、智能仪表与低压配电系统结合，对各个设备的能耗状况可及时掌控，实现对车站全部设施的能耗采集分析、处理控制，便于节能工作的顺利进行。
四、结语
地铁行业作为交通运行的重要部分，其节能控制管理具有重大现实意义，是实现交通系统科学化、稳定化发展的关键步骤。所以，在节能关键技术和措施选择应用中需要几点原则。首先，节能措施的实施不应影响地铁基本功能需要，避免节能盲目引起地铁设备的正常功能。其次，应以节省无谓能源的消耗为主，针对地铁运营工况、消耗状况进行技术改革优化，保证能源的合理消耗。如大功率变压器的高损耗，长距离传输电缆上的无功能耗，照明浪费以及空调设备空载能耗等，应改进配电体系的节能控制。同时，节能技术需要通过技术经济性分析，平衡经济利益与成本支出，避免节能投资过高引起的得不偿失。
参考文献
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[3]谢汉生，满朝翰，商一帆.地铁主要能耗影响因素及节能措施分析研究[J].现代城市轨道交通，2013.
论文作者:杨荷娟
论文发表刊物:《电力设备管理》2017年第8期
论文发表时间:2017/8/21
标签：地铁论文; 节能论文; 低压配电论文; 系统论文; 城市论文; 设备论文; 轨道交通论文; 《电力设备管理》2017年第8期论文;