深圳市地铁集团有限公司运营总部
摘要：地铁车站低压配电系统为车站承担着两端半个区间的动力照明设备任务，确保动力照明设备配电的安全、可靠，其重要性不言而喻。本文根据多年工作实践，对地铁低压供电节能措施进行探索，供同行借鉴参考。
关键词：地铁低压供电；节能现状；措施
1、地铁低压配电系统
地铁低压配电系统主要有两大部分：降压变电所和动力照明配电系统。降压变电所将中压电源降为低压AC380/220V后，供沿线车站的照明设备及动力提供服务。降压变电所0.4kV侧采用单母线分段接线方式，设0.4kV母联断路器，母联设置备用电源手动/自动投入装置。并根据需要设置照明及三级负荷小母线，便于火灾工况下切除非消防负荷回路。正常运行方式下，母联断路器处于断开状态；当一路进线电源失电时，母联投入，另一路进线电源带全部一二级负荷。0.4kV侧接地方式采用TN-S制。
2、节能减耗措施的实施
2.1应用智能低压配电系统
由于在传统的低压配电系统中，根本无法满足当前地铁行业快速发展的能耗要求，因此发展智能低压配电系统，可以提高其智能化、节能化给地铁行业的发展创造更稳定、更强大的系统方案，这个需要在技术层面进行改造。智能低压配电系统中，应该按照（GB50157）20035地铁设计规范在低压控制中，由以太网网关、PLC控制器、智能开关以及智能化数字仪表组成，实现对进线断路器以及母联断路器、三级负荷总开关遥测、遥控基础上，还增加对反馈回路的遥测、遥信功能其结构图。
该系统功能全面，可靠性高，规场接线简单，系统间接口清晰，数据实时性好，运营维护简便。因此在我国地铁中，可以应用智能低压配电系统，对其低压配电系统进行监控，及时发现低压配电系统运行故障，提高地铁的社会效益。可以确保地铁的高性能化、高可靠化的供电运营，由于地铁照明系统分类繁多，地铁车站设备监控、火灾报警等都必须满足安全稳定的供电需求，节约用电肩效监管地铁低压用电安全。
2.2预防供电系统安全故障
在地铁中，由于其运营中低压电气设备易发生故障，且呈现出多种多样的情况，不仅包含附件突发性故障，还包含发电机绝缘故障、反馈指示仪表不准确、辅机电源停电、局部放电、电液转换设备停止运行故障等，这些故障都会严重影响地铁的正常运行。在地铁低压配电系统设计优化中，为实现节能降耗目的，可以应用综合监控技术，对低压供电系统的安全故障进行监控，并将报警、事件等记录归档，通过系统主机实现对低压供电系统故障的分析抢救，提高地铁低压配电管理的灵活性、协调性、实时性以及智能化实现节能降耗目标。加强对地铁低压控制系统关键部件的维护工作，定期清洗，清除沉积物，提高地铁低压控制系统的使用效率，保证地铁低压控制系统通常情况下的运行基础，提高系统的可靠性。
2.3通风空调系统节能
采用节能低压设备，在地铁中应用变频空调，为国家能源的可持续利用做出贡献，可以应用微电脑智能控制，对地铁通风空调系统的自动适应负载进行自动调整，可以有效提高电网功率因数，降低能源消耗，节电率20%以上。可以采用变流量节能技术，实现对空调水系统的节能改造。保留原有继电接触器的控制线路，采用PLC编程控制实现对中央空调的控制，节约投资。
2.4优化系统控制技术
针对地铁低压配电系统，实施综合统一的监控，可以达到节能优化控制目的。应用基于综合监控系统的手段，控制通低压配电系统内的低压设备开关。同时，还可以对地铁低压供电系统进行节能控制，在设计地铁智能低压配电系统中，应提升系统的可靠性、智能性，使其拥有遥测、遥控、遥讯、遥调的功能通过网络显示实时耗能信息，完成对不同设备用电的分析比较胧化节能控制策略，并实现远程故障报警功能，降低因机器设备故障而造成的能源浪费，实现节能降耗。
2.5自动扶梯
2.5.1星三角驱动
星三角（Y-△）驱动包括“自动重新启动”和“Y-△切换”两种方案。前一种方案是在无人乘梯时停止自动扶梯的运行，有人乘梯时起动扶梯，从而达到省电的目的。由于是采用了完全停电的方法，所以在节约能源方面是显而易见的。如某家居市场的自动扶梯采用这种方案以后，其工作时段的平均电耗仅为0.3kW·h，而同样客流的某自动扶梯采用全变频方案，其工作时段的平均电耗就要0.93kW·h。在客流量极少的工况时，采用该方案最为节能，但是这种方法会导致扶梯频繁启/制动。启动时不仅对供电电网有一定的冲击，频繁的启停还会给抱闸等机械部件带来一定损伤，而且对于乘客群中部分行动不便的人，突然启动容易造成站立不稳，引发事故。第二种方案“Y-△切换”是当扶梯启动时，像通常一样按Y接法进行启动，但不再是通过时间原则切换成△接法运行。而是当扶梯上没有乘客的时候，扶梯一直在Y接法下运行；当有乘客的时候扶梯才切换成△接法运行，如此循环往复。实际测试表明，在空载或接近空载的工况下，Y接法或△接法时，扶梯的运行速度并无明显变化，但是Y接法与△接法相比节能效果可达20%左右。
2.5.2全变频驱动
采用变频器驱动曳引电机，通过变频器来调节曳引电机的转速，在没有乘客使用的时候使扶梯慢速运行或者停止，因此可以很方便地实现节能运行。采用全变频驱动方案，在不同速度之间可实现平滑切换。由于扶梯对控制精度要求并不高，变频器可选择不带编码器的开环控制模式。但是变频器功率需大于或等于曳引电机功率，使得成本难以降低；另外还需考虑制动电阻在扶梯有限的机房空间的散热问题。在大提升高度的自动扶梯采用两个或多个曳引机的场所，为了保证多个电机运行的同步性，全变频方案仍是首选。
2.5.3旁路变频驱动
扶梯在额定速度运行时，由50Hz的工频电源进行供电，变频器不投入运行。当在无人乘梯一定时间后，扶梯将由工频电源控制切换到变频器控制，从而使扶梯进行低速运行或停止，达到节能的目的。当有人再次进入扶梯乘梯时，扶梯将由变频器加速到额定速度，到达额定速度后，扶梯将由变频器控制切换到工频电源控制运行。扶梯将如此周而复始的运行，其运行时序如示意图1所示。
图1 旁路变频工作示意图
旁路变频的优点是实现了无人乘梯时低速运行或停止，达到节能、降低噪声、减少设备的磨损。由于采用了变频控制，使系统的调速平稳，对机械系统的冲击较小。由于在高速运行的时候变频并未参与控制，所以变频器的功率可比曳引电机的功率小。相比全变频而言，还不需要制动电阻，减少了机房发热。
2.6照明系统
地铁的照明系统是地铁电气设计中的重要内容。地铁电气的照明设计较为简单，不过由于照明设备的数量较多，需要在设计阶段做好技能规划工作。对于照明设备的光源来说，以往采用大量的汞灯、金卤灯、钠灯进行照明。随着现阶段新的光源的推广和发展，光源的选择也越来越多。以往的光源由于耗能较高、寿命较低、光照效果不足已经逐渐的被淘汰。新型光源在不断的发展下已经完全的满足了性能要求，并且具备更高的效率，可以大大的减少能源损耗。在工程设计上，应该主动选择新型的照明光源，提高照明效果，减少电能的损耗。对于照明设备的控制系统中，以往是简单的开关控制，并不能达到良好的节能目的。对光源的控制可以设计相应的自动控制系统，根据现场的光感对照明设备进行自动的条件，可以提高能源利用效率，减少能源损耗，节约大量的电能。
3、结束语
综上所述，在当前地铁运营中，不仅要确保地铁低压供电安全，还应该强化低压供电的节能降耗力度，优化设计低压供电系统，确保其在实际运行中能够降低能耗，有效减缓地铁运营成本。
参考文献：
[1]陈冀生，张广明.数据中心供电系统的节能设计[J].智能建筑与城市信息，2014，02：43-51.
[2]王洪艳.低压供电系统无功补偿技术探析[J].电子世界，2014，05：43-44.
论文作者:张海峰
论文发表刊物:《基层建设》2016年15期
论文发表时间:2016/11/18
标签：地铁论文; 扶梯论文; 低压论文; 系统论文; 节能论文; 低压配电论文; 变频器论文; 《基层建设》2016年15期论文;