地鐵低壓供電系統(tǒng)節(jié)能降耗策略分析
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摘要：不管地鐵如何運行均需要耗費極大的能量。現(xiàn)階段社會正在倡導(dǎo)低碳環(huán)保以及綠色出行的理念，促進(jìn)地鐵能耗降低屬于地鐵建設(shè)者需要重點探討的一個問題。
關(guān)鍵詞：地鐵；低壓供電系統(tǒng)；節(jié)能降耗地
鐵低壓供電系統(tǒng)分為低壓配電系統(tǒng)與環(huán)控配電系統(tǒng)，低壓配電系統(tǒng)主要控制的設(shè)備為通信設(shè)備、照明設(shè)備、自動售檢票設(shè)備、電扶梯、綜合監(jiān)控設(shè)備、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控以及信號設(shè)備等。環(huán)控配電系統(tǒng)主要控制的設(shè)備為通風(fēng)空調(diào)、冷水機(jī)組、風(fēng)機(jī)以及風(fēng)閥等。低壓供電系統(tǒng)可對以上電氣設(shè)備發(fā)揮出主導(dǎo)控制作用，確保它們在電壓方面的穩(wěn)定性。因此，地鐵低壓供電系統(tǒng)和地鐵大部分設(shè)備之間存在著緊密的聯(lián)系，研究其節(jié)能降耗策略意義重大。
1地鐵低壓供電系統(tǒng)節(jié)能降耗的意義
具有良好的社會效益。地鐵在實際運轉(zhuǎn)時，促進(jìn)其低壓供電系統(tǒng)能耗的下降能夠增強(qiáng)其節(jié)能化水平，進(jìn)而在滿足地鐵內(nèi)部安全穩(wěn)定供電需求的基礎(chǔ)上節(jié)約更多的電能，解決城市交通方面存在的能源消耗問題，促進(jìn)能源利用效率的提升并優(yōu)化城市文明生態(tài)建設(shè)，降低能源消耗對環(huán)境造成的污染，確保可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的順利實現(xiàn)。由此可見，在地鐵低壓供電系統(tǒng)之中推行節(jié)能降耗措施可取得良好社會效益。具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。地鐵在實際運行時，運用正確的措施讓地鐵低壓供電系統(tǒng)實現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)，可降低地鐵在實際運行過程中消耗的能源，進(jìn)而降低運行成本，并且運用科學(xué)的節(jié)能降耗方式可增強(qiáng)能源使用效率，可保障地鐵經(jīng)濟(jì)效益。具有良好的生態(tài)效益?，F(xiàn)階段生態(tài)環(huán)保屬于全社會共同關(guān)注的熱門話題。在社會各個領(lǐng)域?qū)τ谏鷳B(tài)環(huán)保都十分重視，但地鐵在實際運行的過程中需要消耗大量的能源，間接對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了影響。因此，地鐵低壓供電系統(tǒng)存在的高能耗特點會在一定程度上對生態(tài)環(huán)境造成破壞。通過正確的方式來促進(jìn)地鐵低壓供電系統(tǒng)能耗的降低，可起到保護(hù)生態(tài)環(huán)境的作用。
2地鐵建設(shè)的必要性分析及我國地鐵發(fā)展的現(xiàn)狀
地鐵建設(shè)的必要性。在新經(jīng)濟(jì)常態(tài)下，我國商業(yè)、工業(yè)以及農(nóng)業(yè)等實現(xiàn)了良好的發(fā)展。在我國城鎮(zhèn)化水平持續(xù)上升的背景下，城市之中涌進(jìn)了一大批外來人口，廣州、北京以及上海在人口方面已超過1000萬人，其中流動人口就占據(jù)了極大部分，如廣州流動人口占總?cè)丝?0%[1]。因此每天需要出行的人口較多，給城市交通帶來了巨大壓力。若只是通過地上交通設(shè)施來滿足出行方面的需求顯然是不夠的，所以設(shè)計師們反其道而行之，合理利用地下空間。但地鐵并非我國首創(chuàng)，最早出現(xiàn)于1863年的英國。我國最早的地鐵出現(xiàn)在北京，1965年開始建設(shè)、1969年正式通車。隨后，天津、上海以及廣州等地均開始了對地鐵的建設(shè)。二十一世紀(jì)我國許多省會城市均建起了地鐵，且部分二線城市也在建設(shè)。由此可見地鐵屬于對交通壓力予以緩解的主要措施，通過多年的發(fā)展，地鐵已經(jīng)成為學(xué)生、上班族的首選交通工具。我國地鐵發(fā)展的現(xiàn)狀及展望。1965年北京建成第一條地鐵后，就著手于向全國范圍進(jìn)行推廣，使得地鐵產(chǎn)業(yè)逐漸發(fā)展成了我國的朝陽產(chǎn)業(yè)[2]。我國城鎮(zhèn)化水平逐漸升高，城市人口增加所造成的交通擁堵屬于妨礙經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展的主要問題之一，相關(guān)部門統(tǒng)計顯示每年由于交通擁堵所造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)千億，而地鐵的出現(xiàn)為此問題的解決帶來了新的曙光。地鐵主要運用地下空間，和其它交通方式相比存在著速度快、載量大等特點。但地鐵在發(fā)展方面也存在部分技術(shù)問題，諸如在修建地鐵的過程中需要消耗大量的材料，再加上地鐵在運行方面需消耗許多能源，因此怎樣降低地鐵能耗屬于地鐵相關(guān)人員需重點關(guān)注與解決的問題。
3實施節(jié)能減耗的措施
3.1應(yīng)用智能低壓配電系統(tǒng)
立足于技術(shù)方面對地鐵低壓控制系統(tǒng)予以改造，能夠促進(jìn)運行成本的降低，并增強(qiáng)能源運用效率，進(jìn)而實現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)[3]。將智能低壓配電系統(tǒng)運用到地鐵之中，可增強(qiáng)地鐵供電以及低壓配電的安全性以及可靠性，進(jìn)而通過智能化的方式控制地鐵動力負(fù)荷用電。因為傳統(tǒng)低壓配電系統(tǒng)難以滿足現(xiàn)階段地鐵在發(fā)展方面的能耗需求，所以推動智能低壓配電系統(tǒng)的發(fā)展，能夠讓地鐵在發(fā)展方面擁有更加節(jié)能與智能的系統(tǒng)方案。就智能低壓配電系統(tǒng)而言，需要立足于(GB50157)20035地鐵設(shè)計規(guī)范，在低壓控制之中通過以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、智能化數(shù)字儀表、PLC控制器以及智能開關(guān)等，實現(xiàn)對進(jìn)線斷路器以及母聯(lián)斷路器、三級負(fù)荷總開關(guān)遙測、遙控基礎(chǔ)上，增加對反饋回路的遙測、遙信功能（圖1）。此系統(tǒng)在功能方面具備全面、可靠性強(qiáng)、接線簡單、系統(tǒng)接口清晰、數(shù)據(jù)實時性強(qiáng)以及運營維護(hù)簡便等特點。所以可通過智能低壓配電系統(tǒng)監(jiān)控地鐵低壓配電系統(tǒng)，以便于在第一時間發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)在運行方面存在的故障，促進(jìn)地鐵社會效益的提升，確保地鐵供電運營方面的安全性、可靠性。因為地鐵照明系統(tǒng)在分類方面較多，火警報警以及地鐵車站設(shè)備監(jiān)控等均需要符合安全、穩(wěn)定供電需求，所以節(jié)約用電可有效監(jiān)管地鐵低壓用電安全。
3.2空調(diào)節(jié)能
通過對節(jié)能低壓設(shè)備，在地鐵之中運用變頻空調(diào)能夠在國家能源持續(xù)利用方面做出一定的貢獻(xiàn)[4]。運用微電腦智能控制，調(diào)整地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)自動適應(yīng)負(fù)載，能夠促進(jìn)電網(wǎng)功率因數(shù)的提升并降低對能源的消耗，實現(xiàn)20%之上的節(jié)電率。同時還可通過變流量節(jié)能技術(shù)對空調(diào)水系統(tǒng)予以節(jié)能改造，在保留原有繼電接觸器控制線路的基礎(chǔ)上運用PLC編程對中央空調(diào)進(jìn)行控制，降低投資。立足于VC++6.0軟件對程序進(jìn)行編程，除了具備結(jié)構(gòu)清晰、運行結(jié)果穩(wěn)定的特點之外，還能夠降低對電力資源的消耗。就空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造而言，可結(jié)合空調(diào)系統(tǒng)特點，通過網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、智能自控技術(shù)及先進(jìn)控制軟件升級改造地鐵內(nèi)空調(diào)水系統(tǒng)；運用節(jié)能控制系統(tǒng)對空調(diào)系統(tǒng)予以節(jié)能控制，通過網(wǎng)絡(luò)對實時耗能信息進(jìn)行收集，實現(xiàn)對不同設(shè)備用電的準(zhǔn)確分析比較，實現(xiàn)閉環(huán)控制；對節(jié)能控制措施進(jìn)行優(yōu)化，實現(xiàn)遠(yuǎn)程故障報警，能夠在降低變頻空調(diào)安全故障的基礎(chǔ)上及時對存在故障的變頻空調(diào)進(jìn)行維修，進(jìn)而降低由于機(jī)器設(shè)備故障而引起的能源浪費。
3.3照明系統(tǒng)的節(jié)能措施
照明耗能在地鐵總體能耗方面占據(jù)著主要位置，若可通過行之有效的措施降低照明能耗可為地鐵節(jié)能做出巨大貢獻(xiàn)?？赏ㄟ^幾方面實現(xiàn)照明節(jié)能：在照明光源及附件選擇方面實現(xiàn)節(jié)能。地鐵站可不再使用傳統(tǒng)粗管徑照明光源而運用細(xì)管徑光源，諸如T5、T8等，能在不影響照明度的基礎(chǔ)上實現(xiàn)節(jié)能；就各類直管熒光燈需設(shè)置鎮(zhèn)流器。當(dāng)前地鐵中主要配備普通電感鎮(zhèn)流器，為了實現(xiàn)節(jié)能可運用節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器或電子鎮(zhèn)流器。電子鎮(zhèn)流器功耗可達(dá)到普通電感鎮(zhèn)流器的50%，通過對電子鎮(zhèn)流器的運用，照明燈在打開時通過電流屬于逐漸提升的，進(jìn)而能夠在一定程度上保護(hù)照明設(shè)備，促進(jìn)照明燈使用壽命的延長。公共區(qū)照明可劃分成正常、廣告、導(dǎo)向、應(yīng)急以及停運照明等，結(jié)合不同狀況設(shè)計相應(yīng)的回路，并在各個回路之中設(shè)置接觸器，然后連接環(huán)境情況與監(jiān)控措施、接觸器形成的接觸信號，結(jié)合環(huán)境變化控制相應(yīng)的回路照明。在實際設(shè)備方面可通過表1的控制模式讓照明實現(xiàn)智能化。除以上照明節(jié)能方式以外，對廣告照明燈、導(dǎo)向燈及指示燈設(shè)計過程中可運用LED照明，與熒光燈、白熾燈相比使用壽命更長、更環(huán)保、更省電。對隧道內(nèi)照明燈及應(yīng)急燈設(shè)置過程中，可根據(jù)1:1比例安裝，因為結(jié)合公式（區(qū)間照明×50%×6h）/（區(qū)間照明×24h）×100%，能夠計算機(jī)出照明燈與應(yīng)急燈通過1:1比例進(jìn)行設(shè)計可節(jié)約照明用電12.5%左右。
3.4電梯以及自動扶梯系統(tǒng)的節(jié)能措施
地鐵車站與車輛段均建立了電梯和自動扶梯，在對此類設(shè)備予以選擇的過程中需運用節(jié)能產(chǎn)品[5]。 如對自動扶梯選擇過程中可運用變頻節(jié)能型，即非載客情況下自動扶梯會對運行速度進(jìn)行自動調(diào)整，通常為0.15m/s，若乘客乘坐就會提速，通常為0.65m/s，進(jìn)而促進(jìn)能耗的降低，讓低壓供電系統(tǒng)實現(xiàn)更好的節(jié)能效果，且自動扶梯曳引機(jī)功耗的減少能夠在節(jié)約電力資源的基礎(chǔ)上降低曳引機(jī)磨損，促進(jìn)自動扶梯使用壽命的延長。對電梯設(shè)置過程中需秉承節(jié)能原則設(shè)置為無機(jī)房電梯，確保在無人使用的狀況下電梯能夠自動返回基站層進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，有人使用則會立即喚醒，進(jìn)而降低能耗。同時電梯設(shè)置還會在一定程度上對環(huán)境產(chǎn)生影響，因此在不同環(huán)境中需運用不同設(shè)置，進(jìn)而讓電梯使用能耗實現(xiàn)最優(yōu)化。如在車輛段綜合樓中、貨梯以及雜物梯等可選擇普通渦輪蝸桿式曳引機(jī)，進(jìn)而確保在不使用狀況中電梯能夠進(jìn)入休眠模式，實現(xiàn)地鐵低電壓供電系統(tǒng)整體能耗的降低。
3.5預(yù)防供電系統(tǒng)故障
地鐵在實際運行時低壓電器設(shè)備極易出現(xiàn)故障，進(jìn)而導(dǎo)致能源消耗增多。就地鐵低壓供電系統(tǒng)故障而言存在著多種特點，如400V低壓開關(guān)柜故障、應(yīng)急電源照明裝置故障、電動蝶閥故障、廢水泵故障等均為常見故障類型。要想促進(jìn)地鐵低壓供電系統(tǒng)能耗的降低，就需要通過正確的方式預(yù)防供電系統(tǒng)故障的產(chǎn)生。如通過對綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成的方式監(jiān)控地鐵低壓供電系統(tǒng)，在故障出現(xiàn)之后綜合監(jiān)控系統(tǒng)可在第一時間發(fā)出警報并詳細(xì)記錄故障信息，以便運維人員開展檢修工作。并且還應(yīng)定期對地鐵低壓供電系統(tǒng)重要部件予以維護(hù)，諸如對機(jī)坑沉積物進(jìn)行定期清理，進(jìn)而確保系統(tǒng)穩(wěn)定、安全的運轉(zhuǎn)，降低故障率，因此預(yù)防地鐵供電系統(tǒng)故障也是實現(xiàn)地鐵低壓供電系統(tǒng)節(jié)能降耗的一個重要措施。
參考文獻(xiàn)
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作者：李波 單位：福州地鐵集團(tuán)有限公司
