地鐵車站供配電及照明系統(tǒng)節(jié)能分析與措施

劉 潤

（昆明地鐵建設(shè)管理有限公司，云南昆明 650000）

0 引言

地鐵建設(shè)的投資成本很大，據(jù)資料顯示，2010年至2015年地鐵的建設(shè)成本將超過萬億元人民幣，但同時(shí)也帶來嚴(yán)峻的能源消耗問題，比如電能，根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，地鐵消耗的電能占到投資成本的3成以上，可見耗電量巨大。

在地鐵車站的建設(shè)中，要合理設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)，一方面能夠減少能源消耗，另一方面能夠滿足出行人員對(duì)照明的需求，為人們創(chuàng)造明亮舒適的地下環(huán)境。但照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)若是管控得不科學(xué)，將會(huì)帶來嚴(yán)重的能源消耗問題。比如在北京、上海等城市，地鐵車站實(shí)際運(yùn)營中照明系統(tǒng)的能源消耗大大超過我國相關(guān)文件的明文規(guī)定，消耗情況嚴(yán)重超標(biāo)，已經(jīng)引起相關(guān)部門的重視。

1 地鐵供配電系統(tǒng)的能耗分析

地鐵運(yùn)行中安全是第一位的，供配電系統(tǒng)的完善對(duì)于地鐵建設(shè)來說尤為重要，因?yàn)楣┡潆娤到y(tǒng)是地鐵安全的重要能源保障，它在地鐵運(yùn)行中保障著照明、消防、給排水、通信等重要的運(yùn)行環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)的能源消耗都不可小覷。

1.1 電源側(cè)

供電系統(tǒng)若采用集中的供電方式，則地鐵的電源來自地鐵專用主變電所的有區(qū)別的線段；供電系統(tǒng)若采用分散的供電方式，則地鐵的電源來自配電系統(tǒng)的開關(guān)站。供電系統(tǒng)不分方式都能夠?yàn)榈罔F的安全運(yùn)行提供相互不干擾的獨(dú)立電源，而且提供用電的條件，保障地鐵能夠在絕對(duì)安全的情況下滿足人們的出行。

1.2 變電所電氣主接線和運(yùn)行方式

地鐵變電所的設(shè)立是依據(jù)車站建設(shè)的規(guī)模大小而設(shè)立的，降壓（跟隨）變電所供配電系統(tǒng)主接線圖如圖1所示。

低壓配電采用AC 380/220 V三相四線制，放射式為主，樹干式為輔的配電方式。在運(yùn)行正常時(shí)斷開母聯(lián)斷路器，同時(shí)保證兩路電源的運(yùn)行，單臺(tái)變壓器正常負(fù)載保持在70%。如果運(yùn)行中出現(xiàn)故障問題，那么需要根據(jù)具體情況采取有效措施。如果任一路進(jìn)線出現(xiàn)失壓問題，那么需要斷開QS1（或QS2），自動(dòng)投入QS3，斷開K1、K2，將三級(jí)負(fù)荷電源切斷，保證一二級(jí)負(fù)荷能夠正常運(yùn)行；如果QS1（或QS2）供電恢復(fù)，那么自動(dòng)復(fù)位QS3，三級(jí)負(fù)荷供電可正?；謴?fù)，PSCADA或就地合上K1，K2。環(huán)控電控柜一級(jí)負(fù)荷進(jìn)線開關(guān) HA11（HB21），HA12（HB22）與母線分段開關(guān) HA13（HB23）聯(lián)鎖，僅當(dāng) HA11（HB21），HA12（HB22）任一斷路器失壓斷開時(shí) HA13（HB23）自動(dòng)投入，當(dāng) HA11（HB21），HA12（HB22）恢復(fù)供電時(shí)，HA13（HB23）自動(dòng)復(fù)位。

圖1 變電所供配電系統(tǒng)

2 地鐵車站照明供電系統(tǒng)的安全可靠

地鐵車站的照明系統(tǒng)猶如地鐵的眼睛，為人們創(chuàng)造良好的照明環(huán)境而存在。地鐵車站的照明系統(tǒng)有正常照明、應(yīng)急照明2個(gè)系統(tǒng)，比重占得較高的當(dāng)屬正常照明系統(tǒng)，因?yàn)檎Ｕ彰飨到y(tǒng)易出事故，稍有不慎會(huì)造成嚴(yán)重的事故。在人員密集的地鐵車站照明系統(tǒng)是否安全可靠，在一定程度上決定了人們生命財(cái)產(chǎn)的安全。因此，提高地鐵車站照明供電系統(tǒng)的可靠性與安全性尤為重要。這就要求照明系統(tǒng)盡可能的應(yīng)用交叉配電的方法，也就是挨著的照明設(shè)施連接獨(dú)立的電路，分別來自于不同的照明總箱，電源也是相互獨(dú)立存在的，這樣即使緊緊挨著的照明設(shè)施也是連接2個(gè)獨(dú)立的電源，一旦發(fā)生短路的突發(fā)情況，也不至于造成整個(gè)照明系統(tǒng)的失效，從而降低事故發(fā)生頻率，保證地鐵車站照明系統(tǒng)的安全可靠。

3 地鐵車站供配電照明系統(tǒng)節(jié)能的策略

以某城市的交通軌道規(guī)劃的路線為例，在地鐵車站供配電照明系統(tǒng)中，包括給排水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、通訊通信系統(tǒng)，從實(shí)際的運(yùn)行情況分析，即使在地鐵車站的初期，車站內(nèi)的耗電設(shè)施都開在全功率，還有很大的剩余空間。因此地鐵車站供配電照明系統(tǒng)的節(jié)能規(guī)劃措施是能夠行得通的。

3.1 有效控制站廳照度

站廳的照明系統(tǒng)若能夠科學(xué)的管理，將會(huì)對(duì)能源的節(jié)能優(yōu)化起到良好的效果。比如有效控制站廳的照度，設(shè)置站廳的智能化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，組合調(diào)光模塊和照度傳感器一起科學(xué)的配合調(diào)節(jié)，根據(jù)各個(gè)地點(diǎn)人員的多少進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，以此來達(dá)到節(jié)能減排的綠色環(huán)保目標(biāo)。

3.2 合理利用自然光

在地鐵及車站的建設(shè)中若能考慮合理利用自然光，比如太陽光，將會(huì)有效地實(shí)現(xiàn)綠色建筑的目標(biāo)。首先，自然光是可再生的自然資源，有效利用能夠滿足室內(nèi)良好的采光，創(chuàng)造明亮的室內(nèi)環(huán)境；其次，自然光不會(huì)枯竭，有效利用能夠減少其他能源的消耗，但是要注意引入自然光的平衡，否則就導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)的能耗增加，將不利于環(huán)境的改善。

3.3 控制廣告照明

地鐵中的廣告照明往往被人忽視，但是其耗電量是很大的，能占到總耗電量的1/3以上。究其原因，地鐵是在地下環(huán)境中運(yùn)行的，廣告中用到的燈箱常常整天運(yùn)行，而且照度要達(dá)到一定的量才能充分發(fā)揮廣告的宣傳效果。因此，地鐵中廣告照明燈箱的耗電量很大。要想減低能耗，就要優(yōu)化廣告照明設(shè)施，控制廣告照明設(shè)施的耗電量，比如采用LED（Light Emitting Diode，發(fā)光二極管）點(diǎn)陣光源的形式，在起到廣告宣傳作用的同時(shí)也能有一定效果的減低能耗的效果。

可以采用LED側(cè)光源上下對(duì)打的形式實(shí)現(xiàn)（圖2），按一般軌道內(nèi)燈箱尺寸3.2 m（寬）×1.6 m（高）×0.22 m（厚）計(jì)算，采用點(diǎn)間距為10 cm的側(cè)光燈，每顆燈的功率為2 W，總功耗為0.12 kW。

3.4 合理布置燈具、選用節(jié)能燈具在地鐵中

合理地布置燈具對(duì)于節(jié)能減排來說非常關(guān)鍵。地鐵出行已經(jīng)是人們重要的交通工具，比如根據(jù)高峰低谷的客流量資料分析，在地鐵車站的等待上車時(shí)間稍長，10 min有限，下車的時(shí)間控制在3 min左右。所以根據(jù)人們停留時(shí)間對(duì)照明的需求，在車門處合理布置燈具很重要，而在人們很少停留的中間位置可僅留存少量的照明設(shè)施，保證照明效果即可。除此之外，還要選用節(jié)能燈具，雖然價(jià)格稍高，但是從長遠(yuǎn)考慮，節(jié)能燈具具有的節(jié)能降耗特點(diǎn)，是符合綠色環(huán)保要求的。

圖2 地鐵車站廣告燈箱LED照明

4 結(jié)語

地鐵車站的不斷建設(shè)和完善在促進(jìn)城市化進(jìn)程加快的同時(shí)也帶來能源消耗的問題，這就要求既要保證地鐵車站安全穩(wěn)定的運(yùn)行，又要科學(xué)合理地控制供配電及照明系統(tǒng)的能源消耗，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

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