摘要：城市轨道交通的迅速发展，缓解了城市交通压力，方便居民出行，然而也带来了巨大的电能消耗。轨道交通的能源消耗主要是电能，因此，要促进城市轨道交通可持续发展，“绿色低碳、节能降耗”将是降低运营成本的关键之一。因此，本文对城市轨道交通工程供配电节能措施进行分析探讨。
关键词：城市轨道交通；供配电；节能措施
城市轨道交通行业是当前国内正逐渐发展壮大的新兴行业，是城市大运量公共交通的主要方式。有关研究资料表明，同等运量条件下城市轨道交通比汽车等能耗低3～4倍，因此城市轨道交通是一种节能型的公共交通方式。
尽管如此，由于城市轨道交通系统组成复杂、设备数量众多，其在运营过程中还是需要消耗大量能源，如果在规划、设计、建设以及运营等各环节做好节能研究、策划和管理工作，一定程度上还是可以节约能源的。
1耗电是城市轨道交通能源消耗的主要特点
城市轨道交通是一项综合复杂的系统工程，其涉及到的专业有土木、车辆、供电、通信、信号以及自动控制等。目前城市轨道交通更是应用了大量的新技术和新设备，按照目前的发展速度，轨道交通的能耗将达到一个相当的规模。而轨道交通运用的各类主要设备都靠电力驱动，为此轨道交通的耗电是节能的主要控制对象。
由于轨道交通每天都在运营，运营期间的电力消耗一般都要占到90％以上，期间一些设备维修、调试工作以及部分设备静态运行，也存在一定的电力消耗。新增的城市轨道线除上述耗电外，还添加了新增车站和车辆空调等的耗电。
通过对重庆及北京等全国各地现有的交通线路运营调查研究，发现电费占了城市轨道交通运营费的一半，且列车牵引耗电又占了总用电的一半以上，其它动力照明类耗电量不到总量的50%。
2城市轨道交通对节能的意义
城市轨道交通的节能减排的工作也十分的重要，虽然城市骨雕交通相对于其他的交通，有着较低的能耗，但是因为城市轨道交通本身运量十分大，所以，使得轨道交通的总体耗电量十分大。属于耗能大户，有着非常大的节能减排的空间与潜力。因此，在建设骨雕交通是，需要遵循这样的理念，将能耗降到最低。在后期的运营时，要遵循以人为本，方边旅客出行和换乘。做到方便快捷，准时舒适。城市轨道交通相关的运营企业，作为重点耗能单位，需要严格遵守《中华人民共和国节约能源法》合理用能的原则，严格遵守当中相关的法律法规，致力于节能管理。在技术上要致力于研发相应的节能技术，推进技术进步，提高能源的利用效率，减少环境污染。而国家的相关的部门，也需要根据可持续发展战略的方向，对城市轨道建设项目审批的程序也要从严，禁止因前期建设不合理而造成的浪费。要求相关的项目必须遵循河狸利用能源的标准以及节能设计规范。节能涉及到多项专业技术，应以有限的能源消耗取得最大的经济利益为目标，充分调动各方面积极因素，把节能分析、节能设计、节能管理紧密结合起来，达到降低综合能耗指标的目的。
3城市轨道交通工程供配电节能措施
3.1有针对性节能设备的应用
目前市场上关于城市轨道交通的节能设备品种繁多，鉴于一些电子整流设备对轨道供电系统谐波的污染比较严重，对主要靠自动控制的城市轨道交通有较大的安全影响。因此在设计和施工阶段不仅要考虑节能因素还要考虑设备副作用带来的影响。
尽管如此，我们还是要选择一些节能环保设备，虽然比之前的投资会有所增加，但长期运营下来，还是可以节约可观的能源。再者，如果能把节能理念灌输到设备生产商的生产研发等环节中去，那么节能更具有针对性。设备生产商以节能技术为基础，把节能理念融入到从设计到生产到安装等全部流程中去。海尔HEEP系统联合能源解决方案，是目前针对城市轨道交通系统的节能解决方案。
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3.2外部电源供电方式选择
对于一条具体的城市轨道交通线路而言，其用电负荷呈线状分布。对于此种负荷分布情况，国内外各城市对其的供电方式通常有三种，即集中、分散和混合供电方式，无论采用何种供电方式均不能影响城市电网的正常运行。
集中供电方式具有电压等级高、电源可靠性高、供电质量好、要求城市电网提供的电源点少、城市电网的改造工程量少、进线数量少、城市轨道交通供电系统自成体系、独立性强、运营维护和调度管理方便等特点，不仅能有效减少进线电源回路的电能损耗，而且能有效地降低运营成本。
分散供电方式具有供电距离短、某一回电源故障影响范围小等优点。但该方式要求城市轨道交通沿线有足够的电源引入点和备用容量，城市电网的改造工程量大，城市轨道交通供电系统与城市电网接口较多，管理复杂。
混合供电方式是以集中供电为主、分散供电为辅的供电方式，其保护和管理复杂。
对某一城市而言，究竟采用何种供电方式，需根据城市轨道交通用电负荷的特点并结合城市电网的具体情况进行分析。
一般来说，在不影响城市电网的正常运行、条件许可，且城市轨道交通规划线网中的多条线路之间存在换乘、相邻关系时，在集中供电方式下，通过合理选择主变电所所址，可以实现主变电所的资源共享、合理地利用城市的电力资源、有效地节约城市的土地资源。
3.3牵引供电系统节能设计
合理设置中压供电网络接线形式，既减少系统电缆的长度，也可以减少开关设备数量，降低设备损耗和线路损耗，达到节能的效果。合理设置各种类型变电所。牵引网采用导电率较高的钢铝复合接触轨，牵引网电能损失较少，减少变电所的空载能耗。牵引变电所预留设置车辆再生储能设备安装条件，如果每座变电所均设置该设备，每年可降低牵引用电量约5％左右。选用环保节能设备，如配电变压器选用非晶合金变压器，虽然一次投资有所增加，但是长期运行与普通变压器相比，可节约相当电能。
3.4动力照明系统节能设计
动力照明配电设计按照负荷分级供电的原则进行，对各种负荷，按其重要程度分为一、二、三级。减化了供电系统，节约配电设备。采用集中无功自动补偿和和分散无功补偿措施，提高功率因数，降低线路损耗。在照明产品的选择上，选择高效、节能的光源、灯具。选用先进节能的电机电器设备，电扶梯及大型风机、水泵等采用变频控制，节约设备用电。从运营管理上，当车站高峰过后，可以关闭部分公共照明设备，变频电梯低速运行。
3.5无功补偿和谐波治理
城市轨道交通动力照明配电系统存在大量感性负荷，功率因数较低。根据供电部门的相关规定，电力用户应按分区、分层、分变电所进行无功补偿，高压用户的功率因数要达到0.9以上，同时应防止向电力系统返送无功。因此，城市轨道交通供电系统应针对低压负荷采取无功补偿措施，主要是在0.4kV侧装设自动无功补偿和有源滤波装置。
结束语：
随着城市轨道交通运营里程的不断攀升，其能耗问题也越来越受到专家学者们的重视，我们应积极推进轨道交通结构性和技术性节能减排，加快建立城市轨道交通能耗评价指标体系，推动低碳技术创新和应用推广。深化节能设计改进及创新，实现技术节能；加强节能管理，落实管理节能措施；充分发挥轨道交通运量大、速度高、准时、安全、节能、环保的优势，从而实现城市轨道交通可持续发展。
参考文献：
[1]城市轨道交通的低压配电分析及照明优化配置研究[J].刘旭.科技创新与应用.2017（05）
[2]城市轨道交通供电系统的节能措施与经济运行[J].葛安国.内燃机与配件.2018（16）
[3]城市轨道交通节能技术发展趋势北京交通与安全时讯网2015
论文作者:高众
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/17
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