淺談深圳地鐵低壓配電系統(tǒng)中節(jié)能措施的應(yīng)用

廖遠(yuǎn)輝（深圳市地鐵集團(tuán)有限公司建設(shè)總部車站設(shè)備中心配電部，廣東 深圳 518000）

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淺談深圳地鐵低壓配電系統(tǒng)中節(jié)能措施的應(yīng)用

廖遠(yuǎn)輝
（深圳市地鐵集團(tuán)有限公司建設(shè)總部車站設(shè)備中心配電部，廣東 深圳 518000）

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)資源與能源的消耗越來越多，因此節(jié)能減排對(duì)人們生活的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。節(jié)能減排涉及現(xiàn)實(shí)生活中建筑、交通等各個(gè)領(lǐng)域，因此在我國城市地鐵運(yùn)行中的低壓配電中采取節(jié)能措施也是節(jié)能減排的重要體現(xiàn)，深圳地鐵低壓配電系統(tǒng)正是順應(yīng)發(fā)展的需求，大力采用各種節(jié)能措施，減少能源的消耗。

關(guān)鍵詞：節(jié)能措施；地鐵；低壓配電；應(yīng)用

深圳地鐵已成為深圳市民的主要交通工具，地鐵的運(yùn)行有效地緩解了城市的交通壓力，給人們的出行帶來了方便。目前深圳地鐵1、2、3、4、5條地鐵共178公里的地鐵在運(yùn)營，日均客流約280萬人次。同時(shí)地鐵對(duì)于能源與資源的消耗也是巨大的，由于日均客流量呈上升趨勢，地鐵中的一些內(nèi)部設(shè)施如自動(dòng)扶梯、空調(diào)、照明等負(fù)荷也隨之增加，這在很大程度上增加了地鐵能耗，因此節(jié)能在地鐵運(yùn)行中尤為重要。

一、低壓配電系統(tǒng)在地鐵中的作用

地鐵中的低壓配電系統(tǒng)是地鐵運(yùn)行的主要?jiǎng)恿ο到y(tǒng)，是保障地鐵安全的關(guān)鍵設(shè)施。地鐵低壓配電系統(tǒng)使地鐵運(yùn)行中的各個(gè)環(huán)節(jié)及具體設(shè)備得到有效控制。低壓配電系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，對(duì)地鐵監(jiān)控管理層的應(yīng)用，地鐵的監(jiān)控管理層可以利用低壓配電系統(tǒng)的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化等特點(diǎn)通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集與處理，不但減少了傳統(tǒng)監(jiān)控的中間環(huán)節(jié)，還提高了收集數(shù)據(jù)的速度與數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，同時(shí)還可根據(jù)SCADA軟件進(jìn)行事故監(jiān)控，能夠及時(shí)有效地預(yù)防事故，分析事故及設(shè)備故障原因等，此外有利于監(jiān)控管理層對(duì)地鐵運(yùn)行中的設(shè)備維護(hù)和報(bào)表情況進(jìn)行監(jiān)督。第二，低壓配電系統(tǒng)對(duì)母聯(lián)斷路器、進(jìn)線斷路器及三級(jí)負(fù)荷總開關(guān)的遙控，不僅通過對(duì)母聯(lián)斷路器、進(jìn)線斷路器及三級(jí)負(fù)荷進(jìn)行遙控操作，還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)變電所備用電源的情況進(jìn)行監(jiān)測控制。

低壓配電網(wǎng)的科技智能化的應(yīng)用是地鐵中低壓配電系統(tǒng)得以應(yīng)用的具體表現(xiàn)，智能化低壓配電網(wǎng)有網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、多功能化等特點(diǎn)，提高了低壓配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性。低壓配電網(wǎng)的智能設(shè)備主要有電纜線、智能儀表、低壓配電箱、SCADA監(jiān)控軟件、火災(zāi)集成控制等。這些設(shè)備在地鐵運(yùn)行中起著保護(hù)、控制、監(jiān)視等作用，進(jìn)而保障地鐵運(yùn)行中的安全性。除此之外地鐵中的低壓配電系統(tǒng)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化使地鐵電費(fèi)清單更加準(zhǔn)確，為電力系統(tǒng)減少了許多計(jì)費(fèi)環(huán)節(jié)，同時(shí)還能夠快速進(jìn)行系統(tǒng)檢測，對(duì)事故檢測更加準(zhǔn)確。

三、節(jié)能措施在低壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

（一）應(yīng)用原則

節(jié)能措施在地鐵低壓配電中的應(yīng)用原則有以下3點(diǎn)：首先應(yīng)以節(jié)省無謂能源的消耗為主，分析研究地鐵運(yùn)行中及地鐵站能耗較大的主要原因，對(duì)主要原因進(jìn)行再次研究細(xì)分發(fā)現(xiàn)在能源的消耗過程中哪些環(huán)節(jié)可以通過優(yōu)化或更新技術(shù)避免對(duì)能源的過度消耗，如變壓器的大功率，傳輸電纜上的無功能耗，照明中存在的可避免性的能耗以及空調(diào)設(shè)備等無謂的能耗。針對(duì)具體環(huán)節(jié)的具體問題在地鐵低壓配電中采取節(jié)能措施。其次節(jié)能措施在地鐵低壓配電中的應(yīng)用應(yīng)滿足地鐵的基本功能需求。節(jié)能的同時(shí)還要保持地鐵中各種用電設(shè)備的正常使用，避免盲目的節(jié)能給地鐵環(huán)境帶來不利影響。再者節(jié)能措施在地鐵低壓配電中的應(yīng)用還應(yīng)該考慮節(jié)能過程中產(chǎn)生的實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益。節(jié)能的同時(shí)一定要保證經(jīng)濟(jì)效益的平衡，不能由于節(jié)能造成投資過高，使節(jié)能中的增加成本通過好的節(jié)能效果減少更多能耗帶來的成本，達(dá)到在預(yù)計(jì)年限中收回節(jié)能支出的成本，最終實(shí)現(xiàn)在地鐵節(jié)能過程中的經(jīng)濟(jì)與環(huán)保雙贏。

（二）節(jié)能燈具的應(yīng)用

照明在地鐵運(yùn)行中的作用非常重要，它直接關(guān)系到地鐵環(huán)境的安全以及地鐵站的裝飾效果，但地鐵照明過程中對(duì)能源的消耗也極大，據(jù)統(tǒng)計(jì)地鐵運(yùn)行中照明設(shè)備對(duì)能源的消耗占整個(gè)地鐵系統(tǒng)能耗的13%，因此在地鐵照明工程中應(yīng)降低能源消耗，這要求在地鐵照明設(shè)備中應(yīng)用節(jié)能燈具。

目前最好的節(jié)能照明設(shè)備主要是LED照明（圖1）。和傳統(tǒng)燈具相比，LED節(jié)能燈有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）不含汞、鉛等有害物質(zhì)真正達(dá)到了綠色環(huán)保效果，同時(shí)無噪音、無頻閃抗震性能較好，安全牢固等特征；（2）可控制性良好；使用LED燈時(shí)，可用控制器編程進(jìn)行照度控制，既實(shí)現(xiàn)了地鐵內(nèi)的照明效率的最大化，又可以達(dá)到節(jié)能的最優(yōu)化。（3）美化裝修效果；LED燈的外形可以配合裝修的需要做成各種各樣的形狀，此外，LED的光源的顏色幾乎可以覆蓋整個(gè)光譜，能夠制造出各種顏色不同的LED燈具，再和裝修的材料合理搭配，就能夠達(dá)到理想的裝修效果。（4）使用壽命長；LED燈采用固體冷光源技術(shù)，封裝的材料是環(huán)氧樹脂，抗震性很好，發(fā)光過程中發(fā)熱量小，正常使用可達(dá)6年以上?！吧钲诘罔F二號(hào)線全線LED照明工程”為國內(nèi)外地鐵工程建設(shè)中首次大規(guī)模采用LED照明的工程建設(shè)項(xiàng)目。并采用智能控制，在不同的工作時(shí)段自動(dòng)調(diào)節(jié)不同的亮度，較傳統(tǒng)熒光燈約節(jié)能25%。

（三）變頻器的應(yīng)用

變頻技術(shù)是指通過對(duì)交流電頻率的改變實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電的有效控制，而變頻技術(shù)的應(yīng)用具體體現(xiàn)為變頻器的應(yīng)用。隨著科技的發(fā)展，變頻器的使用范圍擴(kuò)大，它涉及家用電器與工程項(xiàng)目以及工業(yè)電氣設(shè)備中，因此變頻器在地鐵中的應(yīng)用也非常重要。

如今每個(gè)地鐵站內(nèi)都有自動(dòng)扶梯的設(shè)置，自動(dòng)扶梯的耗電量約占整個(gè)地鐵系統(tǒng)能耗的15%以上，比照明燈具還要多。自動(dòng)扶梯有運(yùn)行時(shí)間長、運(yùn)行功率大的特征，因此自動(dòng)扶梯的設(shè)置大大增加了地鐵的耗能，在地鐵自動(dòng)扶梯的使用中采用變頻技術(shù)進(jìn)行節(jié)能尤為重要，扶梯中采用變頻器使扶梯自動(dòng)變速、分時(shí)管理，扶梯的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率取決于地鐵站客流量的大小，在地鐵客流高峰期自動(dòng)扶梯的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率增高有利于乘客的通行與客流的疏導(dǎo)，當(dāng)客流較少時(shí)自動(dòng)扶梯的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，沒有客流時(shí)，扶梯的運(yùn)轉(zhuǎn)速度十分緩慢，不但為乘客節(jié)約了時(shí)間同時(shí)大大降低了能源的消耗。

（四）能源管理系統(tǒng)

深圳地鐵三期工程低壓配電系統(tǒng)中，吸取深圳地鐵2號(hào)線能源管理系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，全面設(shè)置了車站級(jí)能源管理系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)置在地鐵車控室，完成車站能源數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集、監(jiān)控、趨勢圖顯示和故障異常報(bào)警等功能。系統(tǒng)以友好直觀的界面，顯示被測控設(shè)備和能源網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)，可幫助運(yùn)營部門及時(shí)、準(zhǔn)確地了解各設(shè)備耗能情況。系統(tǒng)主要由底層智能表計(jì)、通信網(wǎng)絡(luò)、通信接口、上層監(jiān)控設(shè)備及軟件等組成。為便于系統(tǒng)集成和資源共享、減少硬件投資，地鐵能源管理系統(tǒng)集成于綜合監(jiān)控系統(tǒng)中利用安裝在各低壓配電回路上的智能儀表，將各用電量等能耗數(shù)據(jù)傳送到車站控制室的系統(tǒng)管理控制機(jī)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)車站與設(shè)施的能耗數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和分析，更有利于實(shí)施管理節(jié)能和設(shè)備節(jié)能的結(jié)合，為用戶實(shí)現(xiàn)節(jié)能管理和節(jié)能改造提供依據(jù)。

（五）太陽能光伏發(fā)電

深圳地鐵6號(hào)線將在深圳地鐵中率先采用太陽能光伏發(fā)電，深圳地鐵6號(hào)線采用太陽能光伏有以下幾個(gè)優(yōu)勢：（1）深圳地區(qū)氣象條件良好、太陽能資源豐富；（2）線路以高架為主，有13個(gè)可設(shè)置光伏發(fā)電的高架車站；（3）高架車站沿路中布置，與周圍建筑間距大，無遮陽影響；（4）我國光伏發(fā)電技術(shù)成熟，廠家眾多；（5）光伏發(fā)電成本大大降低，投資效益好；（6）國家政策支持，鼓勵(lì)并扶持光伏發(fā)電。

光伏發(fā)電系統(tǒng)由光伏組件、匯流箱、直流柜、逆變器、交流柜、支架系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等組成。每個(gè)高架車站的光伏發(fā)電為獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)，在車站變電所0.4kV低壓側(cè)并網(wǎng)，即發(fā)即用，車站優(yōu)先使用太陽能光伏發(fā)電的電能，在光伏發(fā)電量不足時(shí)由地鐵供電系統(tǒng)補(bǔ)充。深圳地鐵6號(hào)線13個(gè)高架車站太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的總裝機(jī)容量約為2.67MWp，全線每年總發(fā)電量可達(dá)272.36萬度，可為高架車站的動(dòng)力和照明提供約30%的電能。

結(jié)論

地鐵作為城市的重要交通工具，發(fā)展十分迅速，在分擔(dān)城市交通壓力的同時(shí)，地鐵運(yùn)營中的總體耗能是相當(dāng)大的，可見在地鐵中的節(jié)能減排措施對(duì)保護(hù)環(huán)境意義重大。深圳地鐵在運(yùn)營的線路為178km，城市軌道網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)期共規(guī)劃了20條線路，深圳市軌道交通總里程遠(yuǎn)景規(guī)劃將達(dá)到1000km，因此應(yīng)在地鐵低壓配電中應(yīng)用節(jié)能措施，有效地控制并節(jié)約地鐵運(yùn)行中對(duì)能源的消耗，為城市建設(shè)貢獻(xiàn)力量，進(jìn)而為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展打下基礎(chǔ)。

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