地鐵供電系統設備選擇與全壽命周期費用關系的研究

張梅

摘要：在社會發展新時期，我國軌道交通項目發展速度規模逐步擴大，對城市軌道交通供電系統設備應用性價比提出了越來越高的要求。為了更好地實現地鐵供電系統設備低消耗、高質量、低維護的發展目標，需要突出價值工程發展理念，在地鐵工程建設中選取全壽命周期中費用相對較低的產品。設備全周期內費用就是根據地鐵工程項目建設要求，從相關設備購置到退出運行全過程產生的間接費用。不同規格設備由于廠家生產規模、技術工藝等方面具存在較大差異，需要對全壽命周期費用進行控制。

Abstract： In the new era of social development， the development scale of China's rail transit projects has gradually expanded， and higher and higher requirements have been placed on the cost performance of urban rail transit power supply system equipment. In order to better realize the development goal of low consumption， high quality and low maintenance of metro power supply system equipment， it is necessary to highlight the value engineering development concept and select products with relatively low cost in the whole life cycle in the construction of subway engineering. The cost of the equipment during the whole period is the indirect cost incurred from the purchase of the relevant equipment to the exit of the operation according to the construction requirements of the subway project. Due to the large differences in the production scale and technical processes of different specifications， it is necessary to control the life cycle cost.

關鍵詞：地鐵;供電系統;設備選擇;全壽命周期費用

Key words： subway;power supply system;equipment selection;life cycle cost

中圖分類號：U231+.8? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2018）35-0266-02

0? 引言

隨著我國城市化進程不斷加快，城市軌道交通工程項目范圍不斷擴大。隨著相關技術發展，各地建設部門在地鐵工程項目施工建設過程中對地鐵機電設備的選擇提出了較高的性價比要求。相關人員可以應用全壽命周期成本分析方法為供電系統設備選擇提供相關參考依據。這種方法能夠實現設備的有效維護管理，確保系統設備應用管理質量能夠有效提升。要合理選擇地鐵供電系統設備，控制系統投資與運營成本，為工程項目建設發展提供參考意見。

1? 地鐵供電系統設備特點分析

從現有地鐵供電系統實際構成來看，供電系統主要由動力供電系統、主變電站、供電網絡、牽引供電設備和PSCADA系統等部分構成，在地鐵項目建設過程中設備投資費用占據比重較大。加上供電系統實際運行負荷較大，主要是由各個不同的子系統共同組成，具有較多接口，各個系統在實際運行過程中能夠形成相應制約作用。從設備類型的角度來看，有很多類型，主要包括電纜、變壓器、開關和保護設備。大多數的設備實際具有較大的體積和重量，這就對操作和運行環境提出了更高的要求，才能保障供電系統能夠具有良好的穩定性與可靠性，這就需要降低系統運行資源消耗量，確保設備能夠有效選型[1]。

2? 地鐵供電系統設備選擇與全壽命周期成本的關系分析

2.1 設備選擇要求分析

在城市地鐵的實際運行中，各種設備運行的主要能量來自供電系統，系統運行穩定性可為地鐵運行提供重要的動力保障。從供電系統實際運行狀況來看，系統中更多的供電設備需要在相對惡劣的運行環境中運行，運輸難度大，且設備應用的耐久性會受到不同程度影響。在設備選擇過程中，需要分析相關要求，以確保電源系統設備具有30年的設計壽命。然后，對設備的實際應用周期進行綜合成本評估，最終確定設備選型。相關人員需要分析設備投資成本，探索設備維護成本、功耗成本、設備運輸成本等，確保設備安裝應用之后能夠促進地鐵項目穩定運行，有效提升設備經濟效益，從而提升地鐵項目社會效益[2]。

2.2 設備全壽命周期費用

采取全壽命周期成本法分析成本，設備在整個生命周期中會有不同的成本，需要綜合分析各種成本。主要有設備購置費、運輸費、安裝調試費以及運轉維持費等。在過去地鐵項目建設過程中，相關部門僅僅是通過技術要求以及規格參數對設備價格進行比較，然后選擇實際投標價格較低的設備，合理控制項目投資成本。但是卻嚴重忽視了設備在后期運行過程中會產生較多費用，設備在實際應用中產生的各類費用都會導致地鐵項目運營單位承受較大經濟壓力。在供電系統設備選擇過程中分析設備全壽命周期成本，可以保持設備基本應用性能，對設備產生的各類費用值進行控制，確保項目建設投資成本能夠有效降低。分析了設備全壽命周期成本的基本構成，為各種大型設備選型提供參考基礎，便于控制成本。此外，需要對設備應用功能與相關關系進行定位，選取更多高效、實用、穩定、節能、安全的設備。相關部門還需要對應用設備一次性投資和多項運營費用構成進行探析，擬定費用降低方法，便于對費用產生進行合理控制。

3? 基于全壽命周期成本的地鐵供電系統設備選型探析

3.1 變壓器設備選擇

在全壽命周期中，變壓器設備在長期運行中會產生較大的負載損耗。從目前地鐵項目實際運行情況來看，地鐵變壓器在空載和負載運行下的損耗都很大，對地鐵項目運行效益產生了較大影響，所以當前相關部門在選取設備過程中需要重點分析降能耗問題。可以選用高導磁冷軋晶粒取向硅鋼片，能夠對運行損耗問題進行有效控制。現階段可以應用的低損耗變壓器主要有SC10與SC11，在實際選取過程中需要對系列設備價格以及損耗費用進行綜合性比較。在固定容量狀態下，SC10系列變壓器設備應用費用值較低，所以在設備選取過程中可以優選。目前變壓設備在實際選取過程中容易受到較多影響要素影響，導致接觸網故障等問題發生。所以變壓器選取過程中需要提升其抗短路能力，延長設備應用周期，確保供電系統能夠安全運行。在變壓器選取中還要對絕緣等級以及綁扎工藝變壓器精心優選，能夠確保變壓器抗短路能力有效增強[3]。

3.2 電纜選擇

線路電纜選用至關重要，結合功地鐵項目運行基本現狀對電纜應用材料、電纜結構以及生產制作工藝進行分析，確定電纜應用材料全壽命周期。在具體選用過程中，需要對抗老化能力以及堅固結構的電纜進行優選，這樣能夠確保設備穩定運行。電纜選取低煙無鹵電纜，這樣當電纜燃燒之后不會釋放出鹵酸氣體，不會對較多運行設備與人體健康構成較大威脅。地鐵運行環境相對較差，加上實際密度與空間受限，各類毒害氣體長時間累積會產生較大危害。所以為了提高相關工作人員安全性，需要對電纜材料優化選取。此外還需要對電纜材料基本敷設環境進行分析，避免電纜受到較多外部影響要素損壞。

3.3 開關設備選擇

開關類設備也是地鐵供電系統設備重要組成，在開關設備選取過程中需要加強后期運行維修費用的關注。有較多設備在實際投入運行之后需要倒閘作業，還需要對運行故障進行分析。所以當前在設備實際選取過程中，對設備操作次數進行分析，對設備大修過程中產生的費用進行控制。開關柜基本應用壽命對系統運行較多環節會產生較大影響，比如開斷短路電流以及閉合短路電流，所以在開關設備選取中需要優先選用關斷容性電流能力。目前地鐵供電系統在實際應用中開關柜設備類型較多，比如空氣絕緣型等，其中SF6氣體絕緣型在實際應用中結構穩定性較強，從長期應用現狀來看，設備維修次數較少，所以可以優先選用。

3.4 保護監測控制設備選擇

在保護監測設備選用中，需要順應當前技術與設備基本發展趨勢，目前在供電系統運行中需要合理布設監控設備，確保系統能夠穩定運行。當前保護監控設備主要朝著綜合化、智能化、微機化方向發展，需要對電子元件全壽命周期費用進行分析，然后綜合探究設備在應用中電磁抗干擾能力。地鐵在實際運行中，各類設備要在較大的電磁干擾環境下運行，所以設備需要具備基本的抗干擾能力，建立較為完善的抗干擾保護系統。在設備應用之前，相關技術人員需要通過反復試驗檢測，判定設備EMI性能。然后對功能單元基本構成與軟件應用結構進行分析，確保測控系統全壽命周期費用能夠得到全面分析。從目前基本應用現狀來看，有較多保護測控系統應用軟件與設備功能較為復雜，部分軟件在實際控制過程中都是通過英文操作界面控制，對于運營維護人員技術能力具有較大要求。如果選取此類設備，相關部門在技術人員培訓過程中需要投入較多費用，合理選取相關設備。還要對設備供電系統產生的各類故障進行修復與檢測，便于系統能夠穩定運行。

隨著當前軟件技術快速發展，智能化軟件應用更新速度加快，對硬件性能具有較大要求，需要投入的資金成本較高。在運行可靠性方面，需要根據地鐵供電系統運行應用要求提升軟件智能化發展程度，便于對各類故障進行有效檢測，及時解決故障，能夠恢復供電。比如在電力監控系統中，主要應用功能就是對各個供電系統設備進行控制與監視，然后從實際應用中對各項功能進行強化。但是在實際應用中會導致軟件應用復雜性有效提升，投資效益難以獲得較快發展。

4? 結語

總而言之，在地鐵供電系統設備選取過程中，需要對設備全壽命周期費用進行分析。在設備選用過程中不能單方面重視初始階段的投資費用，需要對設備全壽命應用周期費用進行分析。在設備選取過程中通過全壽命周期費用較低的設備才能確保系統穩定運行，而后追求最佳投資費用，確保成本與能耗有效降低，能夠在安全基礎上穩定運行，推動城市軌道交通全面發展。

參考文獻：

[1]田勝利.地鐵供電系統設備選擇與全壽命周期費用的關系[J].供用電，2003，20（6）：51-53.

[2]楊振宇.試析地鐵供電系統設備選擇與全壽命周期費用的關系[J].電子世界，2017（3）：82，84.

[3]謝昌富.深圳地鐵牽引供電系統抗短路性能研究[J].機車電傳動，2007（1）：42-45，67.