地鐵低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化分析

王強(qiáng)

摘 要：當(dāng)前隨著我國(guó)城市發(fā)展經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的逐步提高以及城市規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，城市居民大大增加，交通壓力也就日漸提高。由于地鐵這種交通方式經(jīng)濟(jì)性較高，同時(shí)具有運(yùn)行速度快，阻礙因素少等多種優(yōu)勢(shì)，目前已經(jīng)成為人們出行的主要交通方式之一。因此，相關(guān)工作人員還應(yīng)在實(shí)踐中不斷完善地鐵的相關(guān)設(shè)施以及運(yùn)行環(huán)境，提高地鐵服務(wù)的完善性以及安全性。本文針對(duì)現(xiàn)階段我國(guó)地鐵低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化問題展開探討，希望能夠促進(jìn)地鐵功能的提高和完善。

關(guān)鍵詞：地鐵；低壓配電系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；優(yōu)化

中圖分類號(hào)：U231 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

目前我國(guó)各地區(qū)紛紛開始興建城市快速路以及輕軌和地鐵工程等，在很大程度上緩解了城市的交通壓力。就目前大多城市居民出行情況來看，人們更加傾向于選擇乘坐地鐵出行。

1 關(guān)于地鐵低壓配電系統(tǒng)的簡(jiǎn)要介紹

地鐵的低壓配電系統(tǒng)中開始接觸的電壓比較高，因此需要將其轉(zhuǎn)換為380V/220V的低電壓之后才能滿足地鐵的正常用電需求，以此降低電力負(fù)荷，繼而提供相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行動(dòng)力，保障地鐵照明等設(shè)備的正常運(yùn)行。按照對(duì)于電力的重要性等級(jí)對(duì)地鐵系統(tǒng)的負(fù)荷進(jìn)行劃分，可以將其分為3個(gè)不同等級(jí)。首先是一級(jí)負(fù)荷，該級(jí)負(fù)荷對(duì)于供電可靠性及穩(wěn)定性具有較高的要求，需要同時(shí)通過兩個(gè)電源裝置以及供電線路進(jìn)行供電服務(wù)，并且還要設(shè)置應(yīng)急電源。二級(jí)負(fù)荷在地鐵供電系統(tǒng)中扮演的角色相對(duì)較為重要，和一級(jí)電源相同，都需要雙電源提供供電服務(wù)，但是輸電線路可以使用單回路，一般連接于非消防疏散用自動(dòng)扶梯、電梯、乘客信息系統(tǒng)、一般照明系統(tǒng)等。三級(jí)負(fù)荷相對(duì)來說重要性較低，在進(jìn)行地鐵低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)各類負(fù)荷的要求掌握清楚，保證突發(fā)情況時(shí)用電正常。

2 區(qū)間設(shè)備的配電設(shè)計(jì)分析

對(duì)于地鐵系統(tǒng)的區(qū)間設(shè)備進(jìn)行低壓配電設(shè)計(jì)工作應(yīng)以地鐵環(huán)節(jié)為切入點(diǎn)，根據(jù)不同區(qū)間的用電特點(diǎn)以及區(qū)間長(zhǎng)度為基礎(chǔ)為進(jìn)行低壓配電方案的制定，以此保障方案的合理性與可行性。

2.1 區(qū)間設(shè)備運(yùn)行環(huán)境分析

在地鐵低壓配電系統(tǒng)中地鐵區(qū)間設(shè)備運(yùn)行負(fù)荷容量一般較小，各項(xiàng)容量?jī)?nèi)容遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于負(fù)荷狀況，系統(tǒng)設(shè)置與常規(guī)配電存在明顯差異。因?yàn)槭艿骄唧w配電內(nèi)容的束縛，該體系在實(shí)施具體低壓配電工作的時(shí)候應(yīng)安排幾臺(tái)同樣型號(hào)與功能的空調(diào)水泵設(shè)備以及風(fēng)機(jī)設(shè)備，一旦在系統(tǒng)發(fā)生故障問題的時(shí)候可以進(jìn)行及時(shí)的替換，防止對(duì)配電環(huán)境造成嚴(yán)重干擾。一般來講，現(xiàn)階段我國(guó)地鐵低壓配電運(yùn)行體系當(dāng)中配電裝置的工作都是憑借電動(dòng)機(jī)設(shè)備所提供的電能而完成工作的，其負(fù)荷的電能等級(jí)一般都為一級(jí)，而對(duì)應(yīng)的電壓負(fù)荷則普遍較低。在這樣的電壓負(fù)荷情況之下，電動(dòng)機(jī)設(shè)備在開始運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的電流波動(dòng)比較大，遠(yuǎn)超設(shè)備的常規(guī)電流值，最高可達(dá)常規(guī)電流的7倍之高，這就使配電系統(tǒng)的整體安全受到極大的影響。

2.2 地鐵區(qū)間的配電設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)人員在著手設(shè)計(jì)工作的過程中，需要考慮的首要因素就是電動(dòng)機(jī)設(shè)備的啟動(dòng)配置，為了保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，可以在電動(dòng)機(jī)設(shè)備的上級(jí)部分增設(shè)瞬時(shí)脫扣器，以此保證流入系統(tǒng)中的電流值始終在安全范圍之內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)電流的效果。通過瞬時(shí)脫扣器的應(yīng)用能夠?qū)㈦妱?dòng)機(jī)設(shè)備的啟動(dòng)狀態(tài)電流調(diào)節(jié)在常規(guī)電流值的3倍之內(nèi)，所以可以全面保障低壓配電系統(tǒng)的供電安全。其次要考慮的問題就是與區(qū)間距離向?qū)?yīng)的配電系統(tǒng)。在筆者的此次研究中，需要根據(jù)地鐵低壓配電體系的供電服務(wù)要求而將電壓控制于5%左右的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，具體可以通過設(shè)置單項(xiàng)接地、調(diào)節(jié)電纜線路截面以及保護(hù)開端過流等手段實(shí)施電壓的控制，以此促進(jìn)安全性的提升，必要情況下還需要在較長(zhǎng)距離的配電線路中增設(shè)輔助裝置，以此有效促進(jìn)斷路器在單相接地體系中安全性的提升。第三則是針對(duì)電動(dòng)機(jī)設(shè)備的運(yùn)行過程設(shè)計(jì)。進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的選擇時(shí)應(yīng)參照配電系統(tǒng)的實(shí)際負(fù)荷情況，現(xiàn)階段我國(guó)地鐵系統(tǒng)大多都是幾臺(tái)電動(dòng)機(jī)設(shè)備同時(shí)進(jìn)行供電服務(wù)，其面對(duì)的問題就是在這一過程中可能會(huì)引發(fā)峰值電流的持續(xù)增加，繼而導(dǎo)致電流的不穩(wěn)定性。對(duì)此在進(jìn)行配電設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)結(jié)合具體的電流值針對(duì)電動(dòng)機(jī)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)計(jì)算具體的尖峰電流值、以及瞬動(dòng)保護(hù)整定值等參數(shù)。在完成相關(guān)參數(shù)的計(jì)算之后，要以其為理論根據(jù)而適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)相應(yīng)配置。例如：當(dāng)啟動(dòng)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)上級(jí)斷路器瞬時(shí)脫扣器將電流控制在原有標(biāo)準(zhǔn)的9倍左右，此時(shí)需要調(diào)整的定值為9倍額定計(jì)算電流值。

2.3 配電系統(tǒng)中的設(shè)備分析

地鐵的低壓配電系統(tǒng)當(dāng)中，涉及到的設(shè)備較多，具體設(shè)備根據(jù)系統(tǒng)的供電實(shí)際要求進(jìn)行合理配置。例如，在進(jìn)行排水泵的設(shè)計(jì)工作過程中，應(yīng)當(dāng)以排水泵的具體工作狀況而進(jìn)行配電設(shè)置。排水泵設(shè)備對(duì)水位變化影響不大，因此在進(jìn)行配電設(shè)置的時(shí)候應(yīng)以實(shí)際水位情況而確定啟動(dòng)方案。在進(jìn)行射流風(fēng)機(jī)設(shè)備的配電設(shè)置工作中，人們一般都選擇BAS對(duì)其進(jìn)行控制，通過該內(nèi)容達(dá)到啟動(dòng)命令，提升系統(tǒng)安全性。

3 車站負(fù)荷的配電分析

3.1 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的配電設(shè)計(jì)

地鐵系統(tǒng)的溫度應(yīng)根據(jù)氣候的變化而進(jìn)行定期調(diào)節(jié)，以此提高乘客的舒適感?？照{(diào)系統(tǒng)能夠在不同氣候條件下發(fā)揮出不同的功能。夏天的氣候條件比較炎熱，因此通過風(fēng)冷機(jī)組的應(yīng)用能夠促進(jìn)環(huán)境溫度的降低。與之相反地，冬天的氣候比較寒冷，在這種情況下通過暖風(fēng)機(jī)組的運(yùn)行就能夠有效提高溫度。這兩種控溫機(jī)組設(shè)備的電力負(fù)荷級(jí)別均為三級(jí)，電源可使用單電源供電方式，輸電線路可采用單回路方式，這兩種控溫機(jī)組設(shè)備并不是同時(shí)產(chǎn)生電力負(fù)荷的，所以可以考慮將這兩種設(shè)備的回路予以合并，通過這種方式可以全面降低電纜用量，控制和減少配電箱設(shè)備的使用個(gè)數(shù)，節(jié)省成本投入。

3.2 照明系統(tǒng)的配電設(shè)計(jì)

一般情況下地鐵車站的公共區(qū)域配電設(shè)計(jì)都是以車站中心里程為分界，然后分別從左右兩端進(jìn)行供電服務(wù)的，這種配電設(shè)計(jì)方式為日后的設(shè)備管理及運(yùn)維等相關(guān)工作提供了很大的便利性。但常規(guī)而言，多數(shù)地鐵車站都會(huì)避開車站大端而進(jìn)行變電所的設(shè)置，如果這樣設(shè)置那么在進(jìn)行電源供應(yīng)的過程中必然會(huì)造成不必要的大量線路迂回，而站廳或站臺(tái)的公共區(qū)左右兩端一般同屬于同一個(gè)防火分區(qū)，又由工作照明、節(jié)電照明、應(yīng)急照明等電源箱分別交叉供電，所以從規(guī)范上、可靠性上均沒有拆分電源的必要?；诖耍罔F站臺(tái)長(zhǎng)度比較標(biāo)準(zhǔn)的車站可以考慮從某一段的配電室供電，這種設(shè)計(jì)方法雖然就單獨(dú)某一車站而言所節(jié)省的經(jīng)濟(jì)投入效果并不明顯，但是多個(gè)車站均實(shí)現(xiàn)這種設(shè)計(jì)，那么其實(shí)現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)成本節(jié)約數(shù)額將相當(dāng)可觀。在設(shè)計(jì)地鐵車站照明系統(tǒng)的過程中，首先要保證照明系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)計(jì)算的準(zhǔn)確性，并以此為理論依據(jù)安裝相應(yīng)的照明設(shè)備，繼而實(shí)現(xiàn)對(duì)于照明設(shè)備具體用電量的調(diào)節(jié)與控制，然后結(jié)合實(shí)際用電情況進(jìn)行變壓器設(shè)備的合理選擇。這里需要注意的一個(gè)問題就是在落實(shí)照明用電量的實(shí)際計(jì)算工作中，一定要注意以站內(nèi)面積以及光源光通量為基礎(chǔ)，合理設(shè)置光源照度的高低兩個(gè)極限值，從而確定燈具數(shù)量、負(fù)荷密度、照明變壓器容量。

結(jié)語

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)于能源的需求量不斷增加，在地鐵系統(tǒng)中進(jìn)行低壓配電體系的優(yōu)化設(shè)計(jì)不但可以促進(jìn)電力能源的節(jié)約，更重要的意義在于能夠保障地鐵運(yùn)行的可靠性與安全性，為乘客營(yíng)造較好的乘車環(huán)境。對(duì)此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)每一個(gè)環(huán)節(jié)的合理把握，全面提高地鐵低壓配電系統(tǒng)的合理性與科學(xué)性，從而加速地鐵配電建設(shè)進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)

[1]乜瑩.地鐵低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化探討[J].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化，2017（6）：150-165.

[2]尹強(qiáng).地鐵低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化探討[J].科技資訊，2014，12（23）：125-127.

[3]張振宇.地鐵低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)優(yōu)化的探討[J].建筑電氣，2010，29（5）：35-37.