城市軌道交通變配電設(shè)計(jì)中的節(jié)能技術(shù)

張靜

摘 要：城市軌道交通系統(tǒng)是一個(gè)城市發(fā)展進(jìn)程中必不可少的配套設(shè)施之一。在設(shè)計(jì)城市軌道交通系統(tǒng)實(shí)際實(shí)施方案的過(guò)程中，除了要按照城市發(fā)展的需求進(jìn)行合理的規(guī)劃之外，還要強(qiáng)化節(jié)能技術(shù)在變配電系統(tǒng)中的應(yīng)用，從而切實(shí)提高整個(gè)城市軌道交通系統(tǒng)的運(yùn)行效率。節(jié)能技術(shù)主要應(yīng)用在供電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)、設(shè)備的選擇以及節(jié)能，還有變配電損耗優(yōu)化這三個(gè)方面，但是在將相應(yīng)的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用在實(shí)際城市軌道交通系統(tǒng)的變配電系統(tǒng)前，要通過(guò)模擬化實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相應(yīng)技術(shù)的可行性，在確保相應(yīng)的節(jié)能技術(shù)不會(huì)影響變配電系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提條件下，才能將相應(yīng)的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用在實(shí)際的城市軌道交通系統(tǒng)中。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通系統(tǒng);節(jié)能技術(shù);實(shí)際應(yīng)用

引言：

城市軌道交通主要是指在城市中使用車(chē)輛在固定的導(dǎo)軌上行駛，應(yīng)用于城市客運(yùn)的交通系統(tǒng)。由于軌道交通系統(tǒng)的運(yùn)行速率快，而且由于所有車(chē)輛都是在軌道上行駛，不存在堵車(chē)現(xiàn)象，能夠?yàn)槌鞘羞\(yùn)輸大量的客流，從而緩解整個(gè)城市的交通運(yùn)輸壓力，而且使整個(gè)城市的交通體系能夠始終維持在一個(gè)較高的運(yùn)行水平。但是，由于城市軌道交通系統(tǒng)主要是電力驅(qū)動(dòng)的，為了確保整個(gè)城市軌道交通系統(tǒng)的正常運(yùn)行，每天都要消耗大量的電能，所消耗的電能占到了城市軌道交通系統(tǒng)總運(yùn)營(yíng)成本的40%左右。所以，在建設(shè)節(jié)約型社會(huì)理念的推動(dòng)下，要依托切實(shí)可靠的節(jié)能技術(shù)，對(duì)城市軌道交通中的變配電系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，從而進(jìn)一步降低耗電量占據(jù)總運(yùn)營(yíng)成本的比例。

一.節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的原則

（一）大容量化

變配電系統(tǒng)在大容量化的技術(shù)革新主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：其一，使用單系統(tǒng)作業(yè)時(shí)回路元件的連接方式，還有多套變配電子系統(tǒng)協(xié)同作業(yè)時(shí)的連接方式。因?yàn)樽兣潆娤到y(tǒng)所使用的元件在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)存在一定的誤差，使用的越多，系統(tǒng)的穩(wěn)定性就會(huì)越低，從而阻礙了軌道交通系統(tǒng)的工作效率，使整個(gè)軌道交通系統(tǒng)的能耗增加。在單系統(tǒng)作業(yè)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)多套變配電子系統(tǒng)協(xié)同作業(yè)無(wú)疑是擴(kuò)容的解決方法，基于多個(gè)可以正常工作的子系統(tǒng)，組合成一套容量高的變配電系統(tǒng)[1]。

（二）負(fù)載匹配

現(xiàn)如今，軌道交通系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用，而且可以根據(jù)城市發(fā)展的實(shí)際需求，設(shè)計(jì)出獨(dú)特的規(guī)劃方案，隨著整個(gè)軌道交通系統(tǒng)的變化，要針對(duì)不同規(guī)模的軌道交通系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)變配電系統(tǒng)做出相應(yīng)的調(diào)整，從而保證在實(shí)際使用時(shí)的可靠性。

（三）智能化控制

在我國(guó)科技研究不斷發(fā)展的前提下，控制智能化逐漸成為其中的技術(shù)核心，保證軌道交通系統(tǒng)正常運(yùn)行，同時(shí)提高人工智能的普及率，是未來(lái)技術(shù)的必然走向。新型變配電系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)走向必然是人工智能化操作，只需要提前設(shè)定參數(shù)，電腦就能自主運(yùn)行，并且能夠定時(shí)排查整個(gè)軌道交通系統(tǒng)存在的安全隱患[2]。

（四）質(zhì)量控制

質(zhì)量控制對(duì)改造變配電系統(tǒng)而言十分重要，會(huì)影響到整個(gè)變配電系統(tǒng)在實(shí)際使用中的效率問(wèn)題，如果經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的變配電系統(tǒng)的質(zhì)量無(wú)法得到切實(shí)的保障，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)變配電系統(tǒng)所覆蓋的軌道交通無(wú)法正常運(yùn)行，而且由于相應(yīng)節(jié)能技術(shù)使用的不規(guī)范，很容易導(dǎo)致整個(gè)軌道交通系統(tǒng)的崩潰。所以，對(duì)優(yōu)化變配電系統(tǒng)過(guò)程中的質(zhì)量控制工作是十分必要的。

二.節(jié)能技術(shù)在變配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

（一）主變電所以及主變壓器容量確定

主變電所的選擇是優(yōu)化整個(gè)變配電系統(tǒng)的核心內(nèi)容之一。主變電所作為整個(gè)變配電系統(tǒng)的核心，實(shí)際承載著整條軌道交通線路電能的供應(yīng)，為車(chē)輛正常形式提供電能保障，主要的變電模式是將一次側(cè)電壓等級(jí)為110KV的電能降壓為35K的電能，然后從二次側(cè)輸出。為了確保每個(gè)主變電所工作效率的最大化，要對(duì)整個(gè)城市的軌道交通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行嚴(yán)密的分析工作，要采取實(shí)地考察計(jì)算，以及計(jì)算機(jī)模擬化運(yùn)行相結(jié)合的模式，切實(shí)提高主變電所設(shè)置節(jié)點(diǎn)的選擇。在實(shí)地考察的過(guò)程中，要著重記錄兩條軌道的交匯點(diǎn)，并進(jìn)行相應(yīng)的記錄，然后結(jié)合軟件對(duì)整個(gè)軌道交通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真運(yùn)行，從而優(yōu)化整個(gè)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中主變電所點(diǎn)位的設(shè)置，最終達(dá)到資源共享，提高主變電所電能的使用效率，減小電能在傳輸過(guò)程中的損耗，從而達(dá)到節(jié)能的目的[3]。

除此以外，對(duì)主變壓器容量的選擇也至關(guān)重要。傳統(tǒng)選擇工作的開(kāi)展以人工計(jì)算為主，并根據(jù)計(jì)算得到的數(shù)值選擇容量大一個(gè)等級(jí)的主變壓器容量，主要目的是為了保障變壓器的額定載荷要大于實(shí)際線路的最大載荷，從而避免變壓器由于瞬時(shí)過(guò)電流而被擊穿，但是人工計(jì)算得到的結(jié)果不準(zhǔn)確，導(dǎo)致所選擇的主變壓器規(guī)格過(guò)大，造成電能的損耗。所以，要優(yōu)化軌道交通系統(tǒng)相關(guān)電力參數(shù)計(jì)算的準(zhǔn)確性，從而使所選擇的主變壓器容量能夠在維持整個(gè)軌道交通系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上，將能耗降至最低。

（二）中壓網(wǎng)絡(luò)電壓等級(jí)以及接線行駛的選擇

為了能夠切實(shí)降低整個(gè)軌道交通系統(tǒng)的能耗，需要根據(jù)實(shí)際用電負(fù)荷以及供電的舉例，合理的確定出中壓網(wǎng)絡(luò)的電壓等級(jí)。

由于中壓網(wǎng)絡(luò)的電壓等級(jí)和線路的損耗是成反比的，也就是說(shuō)，整個(gè)系統(tǒng)中中亞網(wǎng)絡(luò)的等級(jí)越高，整個(gè)系統(tǒng)線路的損耗就越小。但是隨著中壓網(wǎng)路電壓等級(jí)的提升，相應(yīng)設(shè)備的成本也會(huì)有所提升，所以出于減小系統(tǒng)電能損耗的目的，要優(yōu)化變配電系統(tǒng)中中壓網(wǎng)絡(luò)的選擇，優(yōu)化選擇方案。在確保整個(gè)軌道交通網(wǎng)絡(luò)體系正常運(yùn)行的情況下，從線路系統(tǒng)方面入手進(jìn)行優(yōu)化，裁剪掉不必要的電力線路，縮減整個(gè)變配電系統(tǒng)的建造成本，并將節(jié)約出來(lái)的資金購(gòu)置電壓等級(jí)更高的中壓網(wǎng)絡(luò)，從而促使整個(gè)變配電系統(tǒng)的能耗能夠進(jìn)一步下降。而對(duì)中壓網(wǎng)絡(luò)接線方式的選擇而言，針對(duì)不同的軌道交通系統(tǒng)，要采取不同的接線方式，如果在資金充裕的前提條件下盡量選擇放射式接線，雖然放射式接線的投資較高，而且整個(gè)接線流程較為復(fù)雜，但是采用放射式接線可以有效的降低整個(gè)電力線路的損耗，從而達(dá)到節(jié)能的目的[4]。

（三）無(wú)功補(bǔ)償措施

無(wú)功補(bǔ)償措施主要是針對(duì)整個(gè)變配電系統(tǒng)中的感性負(fù)載采取的。由于整個(gè)變配電系統(tǒng)中感性負(fù)載的無(wú)功容量較大，所以產(chǎn)生的無(wú)功損耗也較大，為了降低整個(gè)變配電系統(tǒng)的無(wú)功損耗，要在主變電所設(shè)置相應(yīng)的有源濾波裝置，從而起到諧波治理，電壓補(bǔ)償和無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔茫罱K達(dá)到節(jié)能的目的。

三.結(jié)束語(yǔ)

對(duì)變配電系統(tǒng)的改造升級(jí)工作是節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的主要領(lǐng)域。在實(shí)際優(yōu)化變配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的過(guò)程中，首先要確定主變電所設(shè)置以及主變壓器的容量，進(jìn)行定性分析，選擇匹配度最高的變壓器型號(hào)。其次，還要對(duì)電纜敷設(shè)的方式進(jìn)行優(yōu)化，選擇最佳的敷設(shè)方式，使變配電系統(tǒng)二次側(cè)輸出的電能在傳輸過(guò)程中的損耗降至最低。最后，還要對(duì)主變電所采取相應(yīng)的無(wú)功補(bǔ)償措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳寧. 城市軌道交通變配電設(shè)計(jì)中的節(jié)能技術(shù)[J]. 電子技術(shù)與軟件工程， 2018（9）.

[2]楊旋. 城市軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中的成本控制[D]. 西南交通大學(xué)， 2009.

[3]楊慶. 城市軌道交通中地下車(chē)站動(dòng)力照明供電方案比較[J]. 鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)， 2004（6）：93-95.

[4]周偉志. 城市軌道交通供電系統(tǒng)諧波滲透分析[J]. 世界軌道交通， 2010（5）：52-53.

作者簡(jiǎn)介：

（1984-），女，漢族，陜西省西安市，大學(xué)本科，助理工程師，從事變電設(shè)備檢修技術(shù)管理等工作;