地鐵供電系統(tǒng)設(shè)備選擇與全壽命周期費(fèi)用關(guān)系的研究

張梅

摘要：在社會發(fā)展新時(shí)期，我國軌道交通項(xiàng)目發(fā)展速度規(guī)模逐步擴(kuò)大，對城市軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)用性價(jià)比提出了越來越高的要求。為了更好地實(shí)現(xiàn)地鐵供電系統(tǒng)設(shè)備低消耗、高質(zhì)量、低維護(hù)的發(fā)展目標(biāo)，需要突出價(jià)值工程發(fā)展理念，在地鐵工程建設(shè)中選取全壽命周期中費(fèi)用相對較低的產(chǎn)品。設(shè)備全周期內(nèi)費(fèi)用就是根據(jù)地鐵工程項(xiàng)目建設(shè)要求，從相關(guān)設(shè)備購置到退出運(yùn)行全過程產(chǎn)生的間接費(fèi)用。不同規(guī)格設(shè)備由于廠家生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)工藝等方面具存在較大差異，需要對全壽命周期費(fèi)用進(jìn)行控制。

Abstract： In the new era of social development， the development scale of China's rail transit projects has gradually expanded， and higher and higher requirements have been placed on the cost performance of urban rail transit power supply system equipment. In order to better realize the development goal of low consumption， high quality and low maintenance of metro power supply system equipment， it is necessary to highlight the value engineering development concept and select products with relatively low cost in the whole life cycle in the construction of subway engineering. The cost of the equipment during the whole period is the indirect cost incurred from the purchase of the relevant equipment to the exit of the operation according to the construction requirements of the subway project. Due to the large differences in the production scale and technical processes of different specifications， it is necessary to control the life cycle cost.

關(guān)鍵詞：地鐵;供電系統(tǒng);設(shè)備選擇;全壽命周期費(fèi)用

Key words： subway;power supply system;equipment selection;life cycle cost

中圖分類號：U231+.8? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2018）35-0266-02

0? 引言

隨著我國城市化進(jìn)程不斷加快，城市軌道交通工程項(xiàng)目范圍不斷擴(kuò)大。隨著相關(guān)技術(shù)發(fā)展，各地建設(shè)部門在地鐵工程項(xiàng)目施工建設(shè)過程中對地鐵機(jī)電設(shè)備的選擇提出了較高的性價(jià)比要求。相關(guān)人員可以應(yīng)用全壽命周期成本分析方法為供電系統(tǒng)設(shè)備選擇提供相關(guān)參考依據(jù)。這種方法能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的有效維護(hù)管理，確保系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)用管理質(zhì)量能夠有效提升。要合理選擇地鐵供電系統(tǒng)設(shè)備，控制系統(tǒng)投資與運(yùn)營成本，為工程項(xiàng)目建設(shè)發(fā)展提供參考意見。

1? 地鐵供電系統(tǒng)設(shè)備特點(diǎn)分析

從現(xiàn)有地鐵供電系統(tǒng)實(shí)際構(gòu)成來看，供電系統(tǒng)主要由動(dòng)力供電系統(tǒng)、主變電站、供電網(wǎng)絡(luò)、牽引供電設(shè)備和PSCADA系統(tǒng)等部分構(gòu)成，在地鐵項(xiàng)目建設(shè)過程中設(shè)備投資費(fèi)用占據(jù)比重較大。加上供電系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷較大，主要是由各個(gè)不同的子系統(tǒng)共同組成，具有較多接口，各個(gè)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中能夠形成相應(yīng)制約作用。從設(shè)備類型的角度來看，有很多類型，主要包括電纜、變壓器、開關(guān)和保護(hù)設(shè)備。大多數(shù)的設(shè)備實(shí)際具有較大的體積和重量，這就對操作和運(yùn)行環(huán)境提出了更高的要求，才能保障供電系統(tǒng)能夠具有良好的穩(wěn)定性與可靠性，這就需要降低系統(tǒng)運(yùn)行資源消耗量，確保設(shè)備能夠有效選型[1]。

2? 地鐵供電系統(tǒng)設(shè)備選擇與全壽命周期成本的關(guān)系分析

2.1 設(shè)備選擇要求分析

在城市地鐵的實(shí)際運(yùn)行中，各種設(shè)備運(yùn)行的主要能量來自供電系統(tǒng)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性可為地鐵運(yùn)行提供重要的動(dòng)力保障。從供電系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀況來看，系統(tǒng)中更多的供電設(shè)備需要在相對惡劣的運(yùn)行環(huán)境中運(yùn)行，運(yùn)輸難度大，且設(shè)備應(yīng)用的耐久性會受到不同程度影響。在設(shè)備選擇過程中，需要分析相關(guān)要求，以確保電源系統(tǒng)設(shè)備具有30年的設(shè)計(jì)壽命。然后，對設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用周期進(jìn)行綜合成本評估，最終確定設(shè)備選型。相關(guān)人員需要分析設(shè)備投資成本，探索設(shè)備維護(hù)成本、功耗成本、設(shè)備運(yùn)輸成本等，確保設(shè)備安裝應(yīng)用之后能夠促進(jìn)地鐵項(xiàng)目穩(wěn)定運(yùn)行，有效提升設(shè)備經(jīng)濟(jì)效益，從而提升地鐵項(xiàng)目社會效益[2]。

2.2 設(shè)備全壽命周期費(fèi)用

采取全壽命周期成本法分析成本，設(shè)備在整個(gè)生命周期中會有不同的成本，需要綜合分析各種成本。主要有設(shè)備購置費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)、安裝調(diào)試費(fèi)以及運(yùn)轉(zhuǎn)維持費(fèi)等。在過去地鐵項(xiàng)目建設(shè)過程中，相關(guān)部門僅僅是通過技術(shù)要求以及規(guī)格參數(shù)對設(shè)備價(jià)格進(jìn)行比較，然后選擇實(shí)際投標(biāo)價(jià)格較低的設(shè)備，合理控制項(xiàng)目投資成本。但是卻嚴(yán)重忽視了設(shè)備在后期運(yùn)行過程中會產(chǎn)生較多費(fèi)用，設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中產(chǎn)生的各類費(fèi)用都會導(dǎo)致地鐵項(xiàng)目運(yùn)營單位承受較大經(jīng)濟(jì)壓力。在供電系統(tǒng)設(shè)備選擇過程中分析設(shè)備全壽命周期成本，可以保持設(shè)備基本應(yīng)用性能，對設(shè)備產(chǎn)生的各類費(fèi)用值進(jìn)行控制，確保項(xiàng)目建設(shè)投資成本能夠有效降低。分析了設(shè)備全壽命周期成本的基本構(gòu)成，為各種大型設(shè)備選型提供參考基礎(chǔ)，便于控制成本。此外，需要對設(shè)備應(yīng)用功能與相關(guān)關(guān)系進(jìn)行定位，選取更多高效、實(shí)用、穩(wěn)定、節(jié)能、安全的設(shè)備。相關(guān)部門還需要對應(yīng)用設(shè)備一次性投資和多項(xiàng)運(yùn)營費(fèi)用構(gòu)成進(jìn)行探析，擬定費(fèi)用降低方法，便于對費(fèi)用產(chǎn)生進(jìn)行合理控制。

3? 基于全壽命周期成本的地鐵供電系統(tǒng)設(shè)備選型探析

3.1 變壓器設(shè)備選擇

在全壽命周期中，變壓器設(shè)備在長期運(yùn)行中會產(chǎn)生較大的負(fù)載損耗。從目前地鐵項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行情況來看，地鐵變壓器在空載和負(fù)載運(yùn)行下的損耗都很大，對地鐵項(xiàng)目運(yùn)行效益產(chǎn)生了較大影響，所以當(dāng)前相關(guān)部門在選取設(shè)備過程中需要重點(diǎn)分析降能耗問題。可以選用高導(dǎo)磁冷軋晶粒取向硅鋼片，能夠?qū)\(yùn)行損耗問題進(jìn)行有效控制。現(xiàn)階段可以應(yīng)用的低損耗變壓器主要有SC10與SC11，在實(shí)際選取過程中需要對系列設(shè)備價(jià)格以及損耗費(fèi)用進(jìn)行綜合性比較。在固定容量狀態(tài)下，SC10系列變壓器設(shè)備應(yīng)用費(fèi)用值較低，所以在設(shè)備選取過程中可以優(yōu)選。目前變壓設(shè)備在實(shí)際選取過程中容易受到較多影響要素影響，導(dǎo)致接觸網(wǎng)故障等問題發(fā)生。所以變壓器選取過程中需要提升其抗短路能力，延長設(shè)備應(yīng)用周期，確保供電系統(tǒng)能夠安全運(yùn)行。在變壓器選取中還要對絕緣等級以及綁扎工藝變壓器精心優(yōu)選，能夠確保變壓器抗短路能力有效增強(qiáng)[3]。

3.2 電纜選擇

線路電纜選用至關(guān)重要，結(jié)合功地鐵項(xiàng)目運(yùn)行基本現(xiàn)狀對電纜應(yīng)用材料、電纜結(jié)構(gòu)以及生產(chǎn)制作工藝進(jìn)行分析，確定電纜應(yīng)用材料全壽命周期。在具體選用過程中，需要對抗老化能力以及堅(jiān)固結(jié)構(gòu)的電纜進(jìn)行優(yōu)選，這樣能夠確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。電纜選取低煙無鹵電纜，這樣當(dāng)電纜燃燒之后不會釋放出鹵酸氣體，不會對較多運(yùn)行設(shè)備與人體健康構(gòu)成較大威脅。地鐵運(yùn)行環(huán)境相對較差，加上實(shí)際密度與空間受限，各類毒害氣體長時(shí)間累積會產(chǎn)生較大危害。所以為了提高相關(guān)工作人員安全性，需要對電纜材料優(yōu)化選取。此外還需要對電纜材料基本敷設(shè)環(huán)境進(jìn)行分析，避免電纜受到較多外部影響要素?fù)p壞。

3.3 開關(guān)設(shè)備選擇

開關(guān)類設(shè)備也是地鐵供電系統(tǒng)設(shè)備重要組成，在開關(guān)設(shè)備選取過程中需要加強(qiáng)后期運(yùn)行維修費(fèi)用的關(guān)注。有較多設(shè)備在實(shí)際投入運(yùn)行之后需要倒閘作業(yè)，還需要對運(yùn)行故障進(jìn)行分析。所以當(dāng)前在設(shè)備實(shí)際選取過程中，對設(shè)備操作次數(shù)進(jìn)行分析，對設(shè)備大修過程中產(chǎn)生的費(fèi)用進(jìn)行控制。開關(guān)柜基本應(yīng)用壽命對系統(tǒng)運(yùn)行較多環(huán)節(jié)會產(chǎn)生較大影響，比如開斷短路電流以及閉合短路電流，所以在開關(guān)設(shè)備選取中需要優(yōu)先選用關(guān)斷容性電流能力。目前地鐵供電系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中開關(guān)柜設(shè)備類型較多，比如空氣絕緣型等，其中SF6氣體絕緣型在實(shí)際應(yīng)用中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較強(qiáng)，從長期應(yīng)用現(xiàn)狀來看，設(shè)備維修次數(shù)較少，所以可以優(yōu)先選用。

3.4 保護(hù)監(jiān)測控制設(shè)備選擇

在保護(hù)監(jiān)測設(shè)備選用中，需要順應(yīng)當(dāng)前技術(shù)與設(shè)備基本發(fā)展趨勢，目前在供電系統(tǒng)運(yùn)行中需要合理布設(shè)監(jiān)控設(shè)備，確保系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)前保護(hù)監(jiān)控設(shè)備主要朝著綜合化、智能化、微機(jī)化方向發(fā)展，需要對電子元件全壽命周期費(fèi)用進(jìn)行分析，然后綜合探究設(shè)備在應(yīng)用中電磁抗干擾能力。地鐵在實(shí)際運(yùn)行中，各類設(shè)備要在較大的電磁干擾環(huán)境下運(yùn)行，所以設(shè)備需要具備基本的抗干擾能力，建立較為完善的抗干擾保護(hù)系統(tǒng)。在設(shè)備應(yīng)用之前，相關(guān)技術(shù)人員需要通過反復(fù)試驗(yàn)檢測，判定設(shè)備EMI性能。然后對功能單元基本構(gòu)成與軟件應(yīng)用結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，確保測控系統(tǒng)全壽命周期費(fèi)用能夠得到全面分析。從目前基本應(yīng)用現(xiàn)狀來看，有較多保護(hù)測控系統(tǒng)應(yīng)用軟件與設(shè)備功能較為復(fù)雜，部分軟件在實(shí)際控制過程中都是通過英文操作界面控制，對于運(yùn)營維護(hù)人員技術(shù)能力具有較大要求。如果選取此類設(shè)備，相關(guān)部門在技術(shù)人員培訓(xùn)過程中需要投入較多費(fèi)用，合理選取相關(guān)設(shè)備。還要對設(shè)備供電系統(tǒng)產(chǎn)生的各類故障進(jìn)行修復(fù)與檢測，便于系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

隨著當(dāng)前軟件技術(shù)快速發(fā)展，智能化軟件應(yīng)用更新速度加快，對硬件性能具有較大要求，需要投入的資金成本較高。在運(yùn)行可靠性方面，需要根據(jù)地鐵供電系統(tǒng)運(yùn)行應(yīng)用要求提升軟件智能化發(fā)展程度，便于對各類故障進(jìn)行有效檢測，及時(shí)解決故障，能夠恢復(fù)供電。比如在電力監(jiān)控系統(tǒng)中，主要應(yīng)用功能就是對各個(gè)供電系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行控制與監(jiān)視，然后從實(shí)際應(yīng)用中對各項(xiàng)功能進(jìn)行強(qiáng)化。但是在實(shí)際應(yīng)用中會導(dǎo)致軟件應(yīng)用復(fù)雜性有效提升，投資效益難以獲得較快發(fā)展。

4? 結(jié)語

總而言之，在地鐵供電系統(tǒng)設(shè)備選取過程中，需要對設(shè)備全壽命周期費(fèi)用進(jìn)行分析。在設(shè)備選用過程中不能單方面重視初始階段的投資費(fèi)用，需要對設(shè)備全壽命應(yīng)用周期費(fèi)用進(jìn)行分析。在設(shè)備選取過程中通過全壽命周期費(fèi)用較低的設(shè)備才能確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，而后追求最佳投資費(fèi)用，確保成本與能耗有效降低，能夠在安全基礎(chǔ)上穩(wěn)定運(yùn)行，推動(dòng)城市軌道交通全面發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]田勝利.地鐵供電系統(tǒng)設(shè)備選擇與全壽命周期費(fèi)用的關(guān)系[J].供用電，2003，20（6）：51-53.

[2]楊振宇.試析地鐵供電系統(tǒng)設(shè)備選擇與全壽命周期費(fèi)用的關(guān)系[J].電子世界，2017（3）：82，84.

[3]謝昌富.深圳地鐵牽引供電系統(tǒng)抗短路性能研究[J].機(jī)車電傳動(dòng)，2007（1）：42-45，67.