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摘要：城市轨道交通企业中存在大量变配电设备以及各种等级的配电线路，据统计，电费约占城市轨道交通运营企业成本的35%～45%，节能减排必须在不降低服务水平和不影响运营安全的前提下，以节能降耗和轨道交通科学发展为目标，坚持网络化、以人为本、资源共享、效率和成本的理念，从项目建设和网络运营中把握设计来源。建立健全管理机制和保障体系，实现城市轨道交通节能降耗的有效性和长期有效性。根据配电设计的需要，降低各个环节的能耗是提高配电系统能效的一种方法。因此，下面主要讨论电站配电系统节能的预思考以及节能技术在设计中的应用，以提高配电系统设计的科学性，节约能源，降低能耗。
关键词：城市；轨道交通；变配电设计；节能技术
1．影响能耗的因素
城市轨道交通的能耗主要分为两部分：列车牵引能耗和电力照明能耗。列车牵引能耗是指列车运行过程中消耗的电能，主要包括列车牵引系统、空调及辅助系统等设备的能耗。电力照明能耗是指车站运行过程中消耗的电能，主要包括空调、通风、照明、给排水、电梯、自动扶梯、屏蔽门、弱电系统等设备的能耗。
1.1影响牵引能耗的因素
影响城市轨道交通系统牵引能耗的因素主要包括车型、车辆启动制动方式、车辆最高速度、站间距、牵引供电系统电压和馈电方式、季节因素、线路条件（平面曲线、纵坡、敷设方式等）和行车密度等。
1.2影响动力能耗的因素
影响城市轨道交通系统功耗的因素主要包括车站铺设方式、车站环境控制方式、车站规模、客流数量、季节和地区、车站出入口数量、自动扶梯数量等。
2．变配电节能思路分析
2.1调整电压以保证节能效果
调整电压参数实际上是控制系统的无功功率。它可以使用自动开关电容器、静态补偿器和其他设备，或者在关键节点选择有载调压的配电变压器。该装置具有调节能力，从而优化了电压调节效率。在调压运行中，我们可以节约电能，大大提高系统的利用效率。
2.2进行配电线路的优化选择
配电系统中有大量的配电线路。因为大多数城市轨道交通位于地下，所以大多数配电线路使用电缆。在节能设计理念中，电缆横截面积的优化是一项非常重要的节能技术。如果横截面积太大，会造成投资浪费，并消耗更多的建设成本。如果裕度太小，线路的功率损耗会增加，导致电缆严重发热，影响操作安全。同时，生产线的使用寿命可能会缩短。地铁设备在不同的时间段和季节具有很强的运行特性。因此，在考虑经济电流密度和载流量作为电缆截面选择的传统设计基础上，地铁负荷的分时和季节性应用特性是配电线路优化的关键因素，可以为城市轨道交通输配系统的运行提供最科学合理的节能设计。
2.3在配电变压器选型时考虑节能技术
在变配电系统的运行中变压器扮演着重要的角色，对变压器进行节能优化可以使整个变配电系统的能耗下降，因此我们在进行变压器选型时要根据需要对其节能效果、性能要求进行综合考量，主要的考虑因素有如下几点：一是根据变压器的电能传递效率考虑如截面积、材质等各种参数，选择循环利用更为简单的变压器；变压器最经济节能运行的负载率一般应在 75%～85%之间，因此其二是通过准确的负荷计算来选择合适容量的变压器，在经济效益比较后，尽量选用具有节能技术的变压器产品，保证节能效果。
3．城市轨道交通主要节能降耗措施
3.1车辆节能
选择调频调压控制的交流牵引系统。该系统避免了通过变频调速在列车速度调节期间由于附加电阻而消耗大量电能，并且也不需要由于加热附加电阻而增加通风和冷却电能来增加隧道中的温度。该系统可以有效地利用再生制动，并且可以利用车辆行驶密度大以及不同车辆同时处于不同牵引和制动状态的高概率的特点来回收更多的车辆制动能量。
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采用列车自动控制节能。电动客车采用微机控制自动驾驶。在信号系统设计时，根据线路的坡道、弯道及列车载重等情况，设计自动驾驶ATO曲线，自动调整行驶速度，控制随行点使电动客车永远处于最佳运行状态，以便减少电耗，达到更进一步节能的目的。
3.2供电系统节能
牵引供电系统的节能设计。中压供电网络布线的合理布置不仅可以减少系统电缆的长度，还可以减少开关设备的数量，减少设备损耗和线路损耗，从而达到节能的效果。合理设置各类变电站。牵引网采用高导电性钢铝复合接触轨，降低了牵引网的功率损耗，降低了变电站的空载能耗。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。
3.3通风空调系统节能
系统形式节能设计。根据地区的气候环境条件及对通风空调系统方案的比选，城市轨道交通通风空调系统形式。尽量利用列车活塞效应，从而采用自然通风方式，节省风机的能耗。
风机变频控制。通风空调系统的设备一般按远期高峰小时运行情况进行配置，而系统负荷随列车的对数、客流的变化而变化。在运行初期、近期客流及行车对数远没有达到设计水平，因此设备容量有较大的富裕量；同样在非高峰时段的系统负荷较高峰时段也有较大的差距，也存在设备容量富裕的问题。
采用节能运行方式。由于城市轨道交通内部发热量大，且全年热负荷大，通风空调系统的设计应充分利用空调季节以外的自然冷源来冷却城市轨道交通内部，从而最大限度地缩短空调系统的运行时间，节约能源消耗。
3.4线路选线与运营组织重视节能
路线节能设计主要考虑尽可能优化曲线半径，以减少车辆行驶过程中由大的曲线阻力引起的功耗增加。优化线路的节能坡度，设置合理的进出车站坡度，使列车进入车站时上山，将动能转化为势能，而列车离开车站时下山，将势能转化为动能，有利于降低牵引能耗。线路纵坡设计还考虑了泵站位置等设备的布置，以达到优化、合理、经济和节能的目的。确定全线的总体运营规模、合理确定利车编组、合理设置运营交路、合理安排列车运营对数等技术措施，将有效降低人车公里能耗。
3.5设备监控系统节能
沿线各站采用综合监控系统对变电站系统设备、通风空调系统设备、给排水系统设备、电梯系统设备和低压照明系统设备进行综合监控和调度管理。全线变电站系统的基本设备可以集中管理；根据不同季节、不同车站的不同客流条件以及室内外环境条件可以实现合理的供排气（空调），从而有效利用空调；通过合理设计综合监控系统程序和合理组织运行调度人员，可以减少能量损失。
3.6自动扶梯
采用具有变频调速功能的公共交通重载荷型自动扶梯，其特点是当扶梯空驶一段时间后，会自动将运行速度由0.65m/s切换到0.13m/s的节能运行速度。当有人乘坐扶梯时，通过其部传感器感知到有乘客后，其内部变频器将控制扶梯速度由0.13m/s平稳过渡到0.65m/s的正常运行速度，保证及时将乘车送至目的地。
3.7车站综合UPS电源系统
均需要设置UPS电源，新建城市轨道交通线路的弱电系统如通信、信号、综合监控、AFC等，设置综合UPS电源系统，对各设备系统的UPS电源进行技术整合设置。这种方式符合系统集成的发展趋势，并具有实现资源共享，减少UPS电源设备的重复设置的节能效果。
4.结语
在今后城市给排水环保设计中，要进行合理的规划，从城市的实际出发，结合城市轨道节能环保的要求，进行科学的设计，以提高城市轨道交通的节能环保性能。
参考文献：
[1]沈学良.城市轨道交通给排水节能环保初探[J].地下工程与隧道，2018，02.
[2]陆明.城市轨道交通系统综合效益研究[D].北京交通大学，2017.
[3]中国城市轨道交通节能技术高峰论坛在深圳召开[J].都市快轨交通.2018（03）
论文作者:李辉1,张劲松2
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第13期
论文发表时间:2018/8/21
标签：节能论文; 系统论文; 轨道交通论文; 设备论文; 城市论文; 变压器论文; 列车论文; 《建筑模拟》2018年第13期论文;