淺談節(jié)能措施在地鐵低壓配電中的應用

倪 勇

（南京地鐵運營有限責任公司，江蘇南京 210012）

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展與人口的快速增長，人們的生活水平與質(zhì)量在得到提高的同時，城市的交通擁堵問題的日益嚴重，給人們的生活和工作帶來了不利影響，也對我國經(jīng)濟的發(fā)展產(chǎn)生了一定的阻礙。地鐵的出現(xiàn)使得城市交通擁堵問題得到了很好的緩解，然而在地鐵運行的過程當中需要消耗大量的能量，因此在地鐵的低壓配電當中做好節(jié)能措施是十分必要的。

一、電纜與補償裝置的節(jié)能措施

地鐵三相線路電纜在不考慮無功損耗的條件下的有功損耗為：△P=（其中△P表示有功功率的損耗，kW；表示供電線路的計算電流，A；R表示線路每相的電阻，Ω，其值為電纜長度）。從式中可以看出有功損耗同電纜的截面積成反比例關系且同配電電纜的長度成正比例關系，因此應當將配電房設置在動力照明的負荷中心并合理地對配電線纜的長度進行減少，在條件允許的情況下可適當對導線的截面積進行增大。

另外，考慮到地鐵車站的扶梯等設備的電子鎮(zhèn)流器與智能控制系統(tǒng)需要變頻啟動，使得地鐵的低壓配電系統(tǒng)當中存在嚴重的諧波畸變情況，在不考慮補償?shù)那闆r下地鐵動力變壓器低壓側(cè)的功率因數(shù)是0.8左右，通過對某地鐵站連續(xù)六天的運行數(shù)據(jù)的比較（圖一），可以看出在投入低壓無功補償?shù)那闆r下功率因數(shù)得到了提升，使得諧波的電流含量大大降低。

圖一

二、變頻起動的節(jié)能措施

一方面，可使用變頻控制。在地鐵的機電系統(tǒng)的用電總量當中電扶梯和通風空調(diào)系統(tǒng)的用電量占據(jù)了很大比例，且系統(tǒng)大多為電動機負荷，使用變頻調(diào)速器可以讓該系統(tǒng)負載下降時對轉(zhuǎn)速做出自動的調(diào)節(jié)，從而適應負載的變化情況，在保證電機輕載中效率的提升的同時也有效地實現(xiàn)了節(jié)能。在地鐵車站的通風空調(diào)系統(tǒng)中配置變頻器后其節(jié)電效果達到了百分之三十以上。同樣的，采用變頻控制之后，地鐵扶梯在人流量大時速度加快，在人流量小時速度減慢，在無人乘坐時供電頻率僅僅是10Hz，大大地降低了電扶梯系統(tǒng)的能耗。另一方面，電動機可以使用軟啟動方式，借助對可控硅導通角根據(jù)啟動時間的逐步調(diào)整來實現(xiàn)電壓的合理控制。由于該措施自起動至運行的過程中電流的變化情況較小，能夠確保地鐵電網(wǎng)電壓在需求范圍以內(nèi)波動，并且相比較變頻器而言價格更低，因此可以用在一些電動機容量大的頻繁起動的設備或?qū)﹄妷悍€(wěn)定性要求高的設備當中。另外由于該方式正弦波沒有導通的電能無法返回到電網(wǎng)中，這就要求必須做好相應的通風散熱工作。

三、照明的節(jié)能措施

在地鐵低壓配電的照明節(jié)能措施當中，一方面，可以采用高效光源，目前地鐵車站大多使用三基色細管徑直管熒光燈來作為照明光源，相比較傳統(tǒng)的72lm/W光效粗管徑電源，其光效提升到了93lm/W，有效地降低了光源的能耗，在未來地鐵低壓配電的照明將會朝著LED燈具的趨勢發(fā)展。另一方面，要確?？刂品绞降撵`活性，地鐵的公共區(qū)照明包括應急、正常、廣告以及導向照明等，在采取合理的照明控制（圖二）后，獲得了十分顯著的節(jié)能效果；地鐵設備房的應急照明需調(diào)整為設翹板開關控制方式，利用FAS或BAS在火災發(fā)生時強制開啟，這一措施給設備房的照明帶來了10%左右的功耗節(jié)約。

圖二

四、用電管理的節(jié)能措施

設置相應的智能計量管理系統(tǒng)來對地鐵低壓配電系統(tǒng)當中的各節(jié)能措施進行管理是十分必要的，對地鐵當中的照明、自動扶梯與電梯、廣告照明、銀行等主要照明負荷在設置相應的多功能儀表進行單獨計量之后，收集相關數(shù)據(jù)并整合到地鐵變電所的綜合自動化系統(tǒng)當中。借助智能計量管理系統(tǒng)來更加方便地對電度參數(shù)進行收集，并對采用不同節(jié)能措施之后能源量的變化情況做出檢驗，在此基礎上選擇最佳的節(jié)能措施。圖三為某地鐵線路當中的智能計量管理系統(tǒng)的示意圖。

圖三

五、總結

綜上所述，在可持續(xù)發(fā)展觀和科學發(fā)展觀理念逐漸深入人心的時代背景下，人們對于節(jié)能環(huán)保有了越來越高的重視，在地鐵低壓控制系統(tǒng)當中采取合理的節(jié)能措施具有十分重要的意義現(xiàn)實意義。針對地鐵的低壓控制系統(tǒng)，可以結合實際情況從多方面入手來采取綜合的措施以達到節(jié)能降耗的目的，從而在保證地鐵運營的安全性、可靠性和舒適性的同時有效地降低其低壓配電系統(tǒng)當中的能耗。

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