淺談城市軌道交通供電系統(tǒng)的節(jié)能措施與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

楊中兵

摘要：現(xiàn)階段，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在當(dāng)前城市化進(jìn)程不斷加快以及城市人口高速增長(zhǎng)的過(guò)程中，城市內(nèi)部所出現(xiàn)的環(huán)境污染問(wèn)題以及交通堵塞問(wèn)題等也越發(fā)嚴(yán)重，對(duì)于城市的可持續(xù)發(fā)展以及城市居民生活質(zhì)量的改善產(chǎn)生了一定程度的影響。所以，在城市發(fā)展過(guò)程中，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的理念是城市軌道交通發(fā)展過(guò)程中最需要貫徹的發(fā)展理念。在城市軌道交通運(yùn)行過(guò)程中，供電系統(tǒng)是運(yùn)行系統(tǒng)的核心，在實(shí)際工作中會(huì)消耗大量的能量，所以需要就供電系統(tǒng)的節(jié)能、經(jīng)濟(jì)與環(huán)保進(jìn)行探討。論文對(duì)此展開(kāi)詳細(xì)論述。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;供電系統(tǒng);節(jié)能措施;經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

引言

基于提高城市軌道交通供電系統(tǒng)運(yùn)行節(jié)能水平的目的，圍繞此課題做簡(jiǎn)單的論述，總結(jié)節(jié)能措施與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方法，共享給相關(guān)人員參考借鑒。根據(jù)供電系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)踐與研究總結(jié)，做好牽引供電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)與動(dòng)力照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)的把控，降低電能消耗，有利于實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)節(jié)能運(yùn)行。

1城市軌道交通供電系統(tǒng)的構(gòu)造

城市交通軌道供電系統(tǒng)的構(gòu)造相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜，主要包括以下幾個(gè)方面：電力源、供電電路、主變電站、電力監(jiān)控系統(tǒng)、變壓器、照明系統(tǒng)、開(kāi)關(guān)、防護(hù)系統(tǒng)和接地系統(tǒng)等。不同的系統(tǒng)具有不同的作用，這些系統(tǒng)之間相互作用，密切配合，這樣才能保證供電系統(tǒng)的順利運(yùn)行。電力源的主要作用是為城市交通軌道機(jī)車的運(yùn)行提供動(dòng)力支持;供電電路則是電路運(yùn)輸?shù)耐緩?，保證電力能夠順暢的運(yùn)輸。照明系統(tǒng)提供燈光服務(wù);電力監(jiān)控系統(tǒng)是對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行檢測(cè)。城市軌道交通供電系統(tǒng)的變壓器主要使用的是110kV的變壓器，變壓器在工作時(shí)能夠?qū)嶋H的運(yùn)輸情況改變電壓的大小，保證整個(gè)供電系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。供電系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)也可以分為不同形式，包括絕緣開(kāi)關(guān)以及直流開(kāi)關(guān)，直流開(kāi)關(guān)在電路出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，減少損失，絕緣開(kāi)關(guān)與直流開(kāi)關(guān)的區(qū)別在于直流開(kāi)關(guān)的核心是直流斷路器，而絕緣開(kāi)關(guān)的核心則是真空斷路器。供電設(shè)備在城市軌道交通中發(fā)揮著重要的作用，供電設(shè)備運(yùn)行正常能夠保證機(jī)車正常運(yùn)行，提升運(yùn)輸效率;反之如果供電設(shè)備出現(xiàn)故障，機(jī)車在行駛是缺乏動(dòng)力支持，機(jī)車無(wú)法順利的運(yùn)行。

2城市軌道交通供電系統(tǒng)的節(jié)能措施與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

2.1調(diào)整城市軌道交通運(yùn)行方式

對(duì)于城市軌道交通來(lái)講，白天以及夜晚的運(yùn)行負(fù)載量是具有較大區(qū)別的。在白天的時(shí)候因?yàn)槌鲂械娜藬?shù)比較多，所以列車的負(fù)載量會(huì)比較大。隨著運(yùn)行時(shí)段的變化，負(fù)載量會(huì)出現(xiàn)不同程度的變化。在不同的負(fù)載量運(yùn)行狀態(tài)下，供電系統(tǒng)的運(yùn)行方式也具有很大的差別，在節(jié)能的過(guò)程中就可以對(duì)運(yùn)行方式進(jìn)行調(diào)整。在城市軌道交通系統(tǒng)當(dāng)中的供電系統(tǒng)，可以使用一運(yùn)一配的方式進(jìn)行供電，通過(guò)這樣的方法來(lái)進(jìn)行供電，可以將線路的損耗以及電能的損耗降到最低程度。同時(shí)還可以在調(diào)整運(yùn)行方式的過(guò)程中，通過(guò)編程的方法去進(jìn)行調(diào)整，依靠編制好的相應(yīng)程序，對(duì)城市軌道交通的運(yùn)行方式進(jìn)行合理控制，然后減少城市軌道交通工作的負(fù)荷量，但是相比較于一運(yùn)一配的運(yùn)行方式調(diào)整來(lái)講，這種通過(guò)程序進(jìn)行控制的方式所取得的效果比較差。

2.2采用節(jié)能技術(shù)

變壓器是供電系統(tǒng)的重要組成部分，變壓器的能耗比較大，因此在進(jìn)行節(jié)能時(shí)需要對(duì)變壓器進(jìn)行調(diào)整，選擇節(jié)能變壓器。變壓器在建造時(shí)需要進(jìn)行綜合考慮，如果條件合適的話可以采用共享方式，在滿足城市軌道交通正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上減少變壓器的使用，這樣不僅能夠減少投入，還能夠減少能源的消耗。同時(shí)城市軌道交通在進(jìn)行技能時(shí)還可以采用一些軟件系統(tǒng)，如EMS軟件，通過(guò)軟件系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和分析，增強(qiáng)對(duì)供電系統(tǒng)的控制水平。

2.3無(wú)功控制

增大功率因數(shù)，盡可能減少無(wú)功電流也能起到降低能耗的作用，同時(shí)也能滿足當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)考核要求。在城市軌道交通系統(tǒng)中，能產(chǎn)生無(wú)功功率的設(shè)備包括變壓器、電動(dòng)機(jī)、換流設(shè)備與燈具等。在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)盡可能增加這些設(shè)備功率因數(shù)，并確定適宜的補(bǔ)償容量及地點(diǎn)，借助分相電容進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，同時(shí)對(duì)其它補(bǔ)償方式，如就地與集中補(bǔ)償?shù)冗M(jìn)行結(jié)合。城市軌道交通系統(tǒng)投運(yùn)初期，其供電系統(tǒng)的負(fù)載效率通常較低，為保證供電穩(wěn)定性與可靠性，進(jìn)線與環(huán)網(wǎng)電纜橫截面都要選的很大，這也是為了預(yù)留足夠余量，但電纜的電容會(huì)對(duì)功率因數(shù)造成很大的影響，導(dǎo)致在投運(yùn)初期產(chǎn)生過(guò)補(bǔ)償，最終使功率因數(shù)大幅降低。為防止供電系統(tǒng)產(chǎn)生容性的特點(diǎn)，需要對(duì)中壓網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，并適當(dāng)減少電纜和增加其間隔距離，以此避免產(chǎn)生過(guò)大的分布電容，防止對(duì)系統(tǒng)反送較多的無(wú)功負(fù)荷。另外，當(dāng)條件允許時(shí)，還可通過(guò)檢測(cè)裝置的安裝來(lái)進(jìn)行判定，通過(guò)對(duì)運(yùn)行方式的調(diào)整來(lái)降低容性負(fù)載，也可通過(guò)感性負(fù)載的適當(dāng)增加來(lái)平衡，若系統(tǒng)有著很高的要求，則可在電源的引入端安裝恢復(fù)裝置予以有效解決。

2.4引入智能化監(jiān)測(cè)技術(shù)

從城市軌道交通供電系統(tǒng)運(yùn)行管理角度分析，若想提高節(jié)能管理水平，要?jiǎng)討B(tài)掌握供電系統(tǒng)的運(yùn)行情況，引入智能化監(jiān)測(cè)技術(shù)手段有重要的意義。例如，采用智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器與其他類型電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)掌握能源消耗和負(fù)荷水平，根據(jù)采集的數(shù)據(jù)信息開(kāi)展分析，提出有效的調(diào)整方案，保障供電系統(tǒng)時(shí)刻處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，降低能源消耗。除此之外，還可以推廣使用軟件系統(tǒng)，比如EMS軟件，輔助數(shù)據(jù)信息采集與分析，輔助供電系統(tǒng)運(yùn)行控制與管理，有效優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行，創(chuàng)造更多的效益。

2.5能饋式再生制動(dòng)能量的吸收利用

城市軌道交通在啟動(dòng)和制動(dòng)的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的制動(dòng)能量，目前，國(guó)內(nèi)對(duì)再生制動(dòng)能量利用率低，大部分多余的能量是使用吸收電阻來(lái)消耗掉，加大了地鐵線路通風(fēng)散熱系統(tǒng)的散熱困難。因此，對(duì)地鐵牽引供電系統(tǒng)再生制動(dòng)能量進(jìn)行儲(chǔ)存利用，通過(guò)逆變裝置將能量轉(zhuǎn)換為交流電形式供給其它三相交流用電設(shè)備使用，不僅能提高再生制動(dòng)能量的利用率，很好的適應(yīng)減排要求，還能提高地鐵運(yùn)行的安全和穩(wěn)定。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)城市軌道交通供電系統(tǒng)來(lái)講，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，隨著城市軌道交通運(yùn)行線路的增加以及運(yùn)行次數(shù)的增加，在實(shí)際運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的能耗也越來(lái)越大，所以基于節(jié)能減排以及綠色化城市發(fā)展理念，需要對(duì)城市軌道交通運(yùn)行節(jié)能減排措施進(jìn)行探討。

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