城市軌道交通變配電設計中的節能技術

陳寧

摘要 隨著城市軌道交通建設和技術的發展，以及人們對舒適、安全、快捷出行的要求不斷加強，地鐵成為城市交通運輸的主力軍。而電能消耗又占用了軌道交通企業運營成本的一大部分，因此節能的應用在城市軌道交通變配電設計中是一個重要環節。本文首先探討了變配電系統中的關鍵節能思路，進而就在城市軌道交通變配電設計中應用節能思路的具體技術進行了探討。

【關鍵詞】城市軌道交通 變配電設計 節能技術

城市軌道交通企業中存在大量變配電設備以及各種等級的配電線路，據統計，電費約占城市軌道交通運營企業成本的35%～45%，節能減排必須以不降低服務水平、不影響運營安全為前提，以節能降耗、科學發展軌道交通為目標，堅持網絡化、以人為本、資源共享、效率成本的理念，從工程建設抓設計源頭、網絡運營抓運行操作。建立健全管理機制和保障體系，實現城市軌道交通節能降耗的實效性和長效性。而根據變配電設計的需要進行各環節能耗的降低是提升配電系統能效的一種方式，因此，下面主要討論車站變配電系統節能的事前思考與設計中的節能技術的應用，以此來提升變配電系統設計的科學性，節能降耗。

1 變配電節能思路分析

1.1 在配電變壓器選型時考慮節能技術

在變配電系統的運行中變壓器扮演著重要的角色，對變壓器進行節能優化可以使整個變配電系統的能耗下降，因此我們在進行變壓器選型時要根據需要對其節能效果、性能要求進行綜合考量，主要的考慮因素有如下幾點：一是根據變壓器的電能傳遞效率考慮如截面積、材質等各種參數，選擇循環利用更為簡單的變壓器;變壓器最經濟節能運行的負載率一般應在75%～85%之間，因此其二是通過準確的負荷計算來選擇合適容量的變壓器，在經濟效益比較后，盡量選用具有節能技術的變壓器產品，保證節能效果。

1.2 調整電壓以保證節能效果

對電壓參數進行調節其實就是控制系統的無功功率，可以采用可自動投切的電容器、靜止補償器等設備，也可以在關鍵節點選用具有有載調壓的配電變壓器，設備具備調節能力，進而電壓調控效率也得到了優化，而在電壓調控動作中我們就能實現電能節約，使系統利用效率大大提升。

l.3 進行配電線路的優化選擇

變配電系統存在大量的配電線路，由于城市軌道交通大部分位于地面以下，配電線路大都選用了電纜，在節能設計思路中，電纜截面積優化設置是非常重要的節能技術，截面選擇裕度過大，會引起投資浪費，耗費較多的建設成本;裕度過小，則會增加線路的電能損耗，使得電纜發熱嚴重，影響運營安全，同時還有可能出現線路壽命縮短的情況。地鐵中的設備，具有較強的分時間段運行和季節性的特點，因此，在傳統設計時考慮經濟電流密度、載流量作電纜截面選擇的基礎上，對地鐵負荷的分時、分季節應用特點作為重要考慮因素是配電線路優化的關鍵，這樣就能為城市軌道交通變配電系統運行提供最科學合理的節能設計。

2 變配電設計中對節能技術的優化應用

當前城市軌道交通建設飛速發展，對于能源的需求量不斷增長，因此在配網設計中進行節能設置可以緩解電力系統的壓力，變配電系統建設中不斷應用節能技術能夠使電能損耗降低，使電能供應發揮最大化作用。

2.1 優化設計和安裝節電設備與裝置

先進節電設備和裝置的安裝有利于實現節能目標，提高變配電系統的運行安全性與穩定性，影響變配電系統運行情況的因素有多種，其中最主要的是電壓、三相電壓、電動機沖擊電流等，電壓容易出現不穩定問題，三相電壓則難以保持平衡性，電動機沖擊電流容易出現過大或過小的問題，針對這些問題，可通過安裝先進設備對這些因素進行有效控制，先進設備具有較高的性能，可以增加電力系統的運行時間了，保持系統的正常運行狀況，提高系統運行的安全性和穩定性，從而取得相應的節能效果，獲取相應的經濟效益。

2.2 采用節能技術解決諧波問題

諧波對變配電系統的運行狀況有不良影響。其諧波能夠加大系統的電能損耗程度，并影響相關電氣設備的性能，縮短變配電系統的使用時間，不利于節能目標的實現。為有效處理諧波問題，相關人員可在變壓器低壓側安裝源濾波器，也可安裝無源濾波器，或者將二者進行結合，對線路進行有效管理，提高電能能源的利用效率，獲取經濟效益。

2.3 節能處理照明設備

地鐵照明較之于地面建筑相比較，沒有天然采光是地鐵內部照明最大的特點。所以在地鐵照明設計的過程中光源、燈具及照明控制方式的選用必須要科學合理，這樣才能提高照明質量。為達到節能效果，在進行廣闊區域的照明設置時，照明設備要有被控制的能力，具有分區域、時間、電壓進行調控的能力。在設計中盡量保證電壓的三相平衡，在線路的控制設計中可以選取高功率因數鎮流器、光源采用節能LED、加上通過采用光控、時控、模式控等智能照明控制技術，其科學應用可以使系統的節能效果大大提升。

2.4 分站計量、定額管理

在每個車站區分各類負荷，根據實際產權歸屬、負荷類型裝設計量設備，采用綜合監控研究消耗量后采用定額管理，計量設備的裝設是采用定額管理的前提，定額管理是將人為因素參與節能的有效手段。有條件還可以加快能耗統計與監測平臺建設，實現對能耗信息的自動化管理（監測、統計、分析、查詢等），實時采集能耗數據，對耗能設備進行實時分析，有效加強各用電設備的能源管理和監控，指導設備系統的維護和節能技術改造。使得各類消耗一目了然，科學定量管理水平大大提高。

3 結束語

總之，在變配電系統中針對可能造成電能損耗的部位，如變壓器、線路與照明設施等進行節能設計可以使整個變配電系統發生能耗轉變，降低變配電轉換與傳輸中的能源損耗，為整個變配電系統的能效提升提供助力。此外，選用先進節能的電機電器設備，如電扶梯及大型風機、水泵等采用變頻控制或采用軟起動器，車站空調水系統變流量智能控制技術，推廣應用再生能源或低品位能源的空調系統等，節約設備用電。

參考文獻

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