城市軌道交通變配電設計中的節能技術

張靜

摘 要：城市軌道交通系統是一個城市發展進程中必不可少的配套設施之一。在設計城市軌道交通系統實際實施方案的過程中，除了要按照城市發展的需求進行合理的規劃之外，還要強化節能技術在變配電系統中的應用，從而切實提高整個城市軌道交通系統的運行效率。節能技術主要應用在供電系統的節能設計、設備的選擇以及節能，還有變配電損耗優化這三個方面，但是在將相應的節能技術應用在實際城市軌道交通系統的變配電系統前，要通過模擬化實驗驗證相應技術的可行性，在確保相應的節能技術不會影響變配電系統正常運行的前提條件下，才能將相應的節能技術應用在實際的城市軌道交通系統中。

關鍵詞：城市軌道交通系統;節能技術;實際應用

引言：

城市軌道交通主要是指在城市中使用車輛在固定的導軌上行駛，應用于城市客運的交通系統。由于軌道交通系統的運行速率快，而且由于所有車輛都是在軌道上行駛，不存在堵車現象，能夠為城市運輸大量的客流，從而緩解整個城市的交通運輸壓力，而且使整個城市的交通體系能夠始終維持在一個較高的運行水平。但是，由于城市軌道交通系統主要是電力驅動的，為了確保整個城市軌道交通系統的正常運行，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總運營成本的40%左右。所以，在建設節約型社會理念的推動下，要依托切實可靠的節能技術，對城市軌道交通中的變配電系統進行優化升級，從而進一步降低耗電量占據總運營成本的比例。

一.節能技術應用的原則

（一）大容量化

變配電系統在大容量化的技術革新主要體現在兩個方面：其一，使用單系統作業時回路元件的連接方式，還有多套變配電子系統協同作業時的連接方式。因為變配電系統所使用的元件在生產過程中會存在一定的誤差，使用的越多，系統的穩定性就會越低，從而阻礙了軌道交通系統的工作效率，使整個軌道交通系統的能耗增加。在單系統作業的基礎上，開發多套變配電子系統協同作業無疑是擴容的解決方法，基于多個可以正常工作的子系統，組合成一套容量高的變配電系統[1]。

（二）負載匹配

現如今，軌道交通系統得到了廣泛的應用，而且可以根據城市發展的實際需求，設計出獨特的規劃方案，隨著整個軌道交通系統的變化，要針對不同規模的軌道交通系統，對整個變配電系統做出相應的調整，從而保證在實際使用時的可靠性。

（三）智能化控制

在我國科技研究不斷發展的前提下，控制智能化逐漸成為其中的技術核心，保證軌道交通系統正常運行，同時提高人工智能的普及率，是未來技術的必然走向。新型變配電系統的開發走向必然是人工智能化操作，只需要提前設定參數，電腦就能自主運行，并且能夠定時排查整個軌道交通系統存在的安全隱患[2]。

（四）質量控制

質量控制對改造變配電系統而言十分重要，會影響到整個變配電系統在實際使用中的效率問題，如果經過優化后的變配電系統的質量無法得到切實的保障，就會導致整個變配電系統所覆蓋的軌道交通無法正常運行，而且由于相應節能技術使用的不規范，很容易導致整個軌道交通系統的崩潰。所以，對優化變配電系統過程中的質量控制工作是十分必要的。

二.節能技術在變配電系統中的應用

（一）主變電所以及主變壓器容量確定

主變電所的選擇是優化整個變配電系統的核心內容之一。主變電所作為整個變配電系統的核心，實際承載著整條軌道交通線路電能的供應，為車輛正常形式提供電能保障，主要的變電模式是將一次側電壓等級為110KV的電能降壓為35K的電能，然后從二次側輸出。為了確保每個主變電所工作效率的最大化，要對整個城市的軌道交通網絡進行嚴密的分析工作，要采取實地考察計算，以及計算機模擬化運行相結合的模式，切實提高主變電所設置節點的選擇。在實地考察的過程中，要著重記錄兩條軌道的交匯點，并進行相應的記錄，然后結合軟件對整個軌道交通網絡進行仿真運行，從而優化整個城市軌道交通網絡中主變電所點位的設置，最終達到資源共享，提高主變電所電能的使用效率，減小電能在傳輸過程中的損耗，從而達到節能的目的[3]。

除此以外，對主變壓器容量的選擇也至關重要。傳統選擇工作的開展以人工計算為主，并根據計算得到的數值選擇容量大一個等級的主變壓器容量，主要目的是為了保障變壓器的額定載荷要大于實際線路的最大載荷，從而避免變壓器由于瞬時過電流而被擊穿，但是人工計算得到的結果不準確，導致所選擇的主變壓器規格過大，造成電能的損耗。所以，要優化軌道交通系統相關電力參數計算的準確性，從而使所選擇的主變壓器容量能夠在維持整個軌道交通系統正常運行的基礎上，將能耗降至最低。

（二）中壓網絡電壓等級以及接線行駛的選擇

為了能夠切實降低整個軌道交通系統的能耗，需要根據實際用電負荷以及供電的舉例，合理的確定出中壓網絡的電壓等級。

由于中壓網絡的電壓等級和線路的損耗是成反比的，也就是說，整個系統中中亞網絡的等級越高，整個系統線路的損耗就越小。但是隨著中壓網路電壓等級的提升，相應設備的成本也會有所提升，所以出于減小系統電能損耗的目的，要優化變配電系統中中壓網絡的選擇，優化選擇方案。在確保整個軌道交通網絡體系正常運行的情況下，從線路系統方面入手進行優化，裁剪掉不必要的電力線路，縮減整個變配電系統的建造成本，并將節約出來的資金購置電壓等級更高的中壓網絡，從而促使整個變配電系統的能耗能夠進一步下降。而對中壓網絡接線方式的選擇而言，針對不同的軌道交通系統，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，而且整個接線流程較為復雜，但是采用放射式接線可以有效的降低整個電力線路的損耗，從而達到節能的目的[4]。

（三）無功補償措施

無功補償措施主要是針對整個變配電系統中的感性負載采取的。由于整個變配電系統中感性負載的無功容量較大，所以產生的無功損耗也較大，為了降低整個變配電系統的無功損耗，要在主變電所設置相應的有源濾波裝置，從而起到諧波治理，電壓補償和無功補償的作用，最終達到節能的目的。

三.結束語

對變配電系統的改造升級工作是節能技術應用的主要領域。在實際優化變配電系統設計方案的過程中，首先要確定主變電所設置以及主變壓器的容量，進行定性分析，選擇匹配度最高的變壓器型號。其次，還要對電纜敷設的方式進行優化，選擇最佳的敷設方式，使變配電系統二次側輸出的電能在傳輸過程中的損耗降至最低。最后，還要對主變電所采取相應的無功補償措施。

參考文獻：

[1]陳寧. 城市軌道交通變配電設計中的節能技術[J]. 電子技術與軟件工程， 2018（9）.

[2]楊旋. 城市軌道交通供電系統設計過程中的成本控制[D]. 西南交通大學， 2009.

[3]楊慶. 城市軌道交通中地下車站動力照明供電方案比較[J]. 鐵道標準設計， 2004（6）：93-95.

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

作者簡介：

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