淺談深圳地鐵低壓配電系統中節能措施的應用

廖遠輝（深圳市地鐵集團有限公司建設總部車站設備中心配電部，廣東 深圳 518000）

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淺談深圳地鐵低壓配電系統中節能措施的應用

廖遠輝
（深圳市地鐵集團有限公司建設總部車站設備中心配電部，廣東 深圳 518000）

摘 要：隨著我國經濟技術的迅速發展，對資源與能源的消耗越來越多，因此節能減排對人們生活的可持續發展至關重要。節能減排涉及現實生活中建筑、交通等各個領域，因此在我國城市地鐵運行中的低壓配電中采取節能措施也是節能減排的重要體現，深圳地鐵低壓配電系統正是順應發展的需求，大力采用各種節能措施，減少能源的消耗。

關鍵詞：節能措施；地鐵；低壓配電；應用

深圳地鐵已成為深圳市民的主要交通工具，地鐵的運行有效地緩解了城市的交通壓力，給人們的出行帶來了方便。目前深圳地鐵1、2、3、4、5條地鐵共178公里的地鐵在運營，日均客流約280萬人次。同時地鐵對于能源與資源的消耗也是巨大的，由于日均客流量呈上升趨勢，地鐵中的一些內部設施如自動扶梯、空調、照明等負荷也隨之增加，這在很大程度上增加了地鐵能耗，因此節能在地鐵運行中尤為重要。

一、低壓配電系統在地鐵中的作用

地鐵中的低壓配電系統是地鐵運行的主要動力系統，是保障地鐵安全的關鍵設施。地鐵低壓配電系統使地鐵運行中的各個環節及具體設備得到有效控制。低壓配電系統在地鐵中的應用主要體現在以下幾個方面：第一，對地鐵監控管理層的應用，地鐵的監控管理層可以利用低壓配電系統的數字化和網絡化等特點通過互聯網進行遠程監控對數據進行收集與處理，不但減少了傳統監控的中間環節，還提高了收集數據的速度與數據的準確度，同時還可根據SCADA軟件進行事故監控，能夠及時有效地預防事故，分析事故及設備故障原因等，此外有利于監控管理層對地鐵運行中的設備維護和報表情況進行監督。第二，低壓配電系統對母聯斷路器、進線斷路器及三級負荷總開關的遙控，不僅通過對母聯斷路器、進線斷路器及三級負荷進行遙控操作，還能夠實現對變電所備用電源的情況進行監測控制。

低壓配電網的科技智能化的應用是地鐵中低壓配電系統得以應用的具體表現，智能化低壓配電網有網絡化、數字化、多功能化等特點，提高了低壓配電系統的穩定性與安全性。低壓配電網的智能設備主要有電纜線、智能儀表、低壓配電箱、SCADA監控軟件、火災集成控制等。這些設備在地鐵運行中起著保護、控制、監視等作用，進而保障地鐵運行中的安全性。除此之外地鐵中的低壓配電系統的數字化、網絡化使地鐵電費清單更加準確，為電力系統減少了許多計費環節，同時還能夠快速進行系統檢測，對事故檢測更加準確。

三、節能措施在低壓配電系統中的應用

（一）應用原則

節能措施在地鐵低壓配電中的應用原則有以下3點：首先應以節省無謂能源的消耗為主，分析研究地鐵運行中及地鐵站能耗較大的主要原因，對主要原因進行再次研究細分發現在能源的消耗過程中哪些環節可以通過優化或更新技術避免對能源的過度消耗，如變壓器的大功率，傳輸電纜上的無功能耗，照明中存在的可避免性的能耗以及空調設備等無謂的能耗。針對具體環節的具體問題在地鐵低壓配電中采取節能措施。其次節能措施在地鐵低壓配電中的應用應滿足地鐵的基本功能需求。節能的同時還要保持地鐵中各種用電設備的正常使用，避免盲目的節能給地鐵環境帶來不利影響。再者節能措施在地鐵低壓配電中的應用還應該考慮節能過程中產生的實際經濟效益。節能的同時一定要保證經濟效益的平衡，不能由于節能造成投資過高，使節能中的增加成本通過好的節能效果減少更多能耗帶來的成本，達到在預計年限中收回節能支出的成本，最終實現在地鐵節能過程中的經濟與環保雙贏。

（二）節能燈具的應用

照明在地鐵運行中的作用非常重要，它直接關系到地鐵環境的安全以及地鐵站的裝飾效果，但地鐵照明過程中對能源的消耗也極大，據統計地鐵運行中照明設備對能源的消耗占整個地鐵系統能耗的13%，因此在地鐵照明工程中應降低能源消耗，這要求在地鐵照明設備中應用節能燈具。

目前最好的節能照明設備主要是LED照明（圖1）。和傳統燈具相比，LED節能燈有以下幾個優點：（1）不含汞、鉛等有害物質真正達到了綠色環保效果，同時無噪音、無頻閃抗震性能較好，安全牢固等特征；（2）可控制性良好；使用LED燈時，可用控制器編程進行照度控制，既實現了地鐵內的照明效率的最大化，又可以達到節能的最優化。（3）美化裝修效果；LED燈的外形可以配合裝修的需要做成各種各樣的形狀，此外，LED的光源的顏色幾乎可以覆蓋整個光譜，能夠制造出各種顏色不同的LED燈具，再和裝修的材料合理搭配，就能夠達到理想的裝修效果。（4）使用壽命長；LED燈采用固體冷光源技術，封裝的材料是環氧樹脂，抗震性很好，發光過程中發熱量小，正常使用可達6年以上。“深圳地鐵二號線全線LED照明工程”為國內外地鐵工程建設中首次大規模采用LED照明的工程建設項目。并采用智能控制，在不同的工作時段自動調節不同的亮度，較傳統熒光燈約節能25%。

（三）變頻器的應用

變頻技術是指通過對交流電頻率的改變實現對交流電的有效控制，而變頻技術的應用具體體現為變頻器的應用。隨著科技的發展，變頻器的使用范圍擴大，它涉及家用電器與工程項目以及工業電氣設備中，因此變頻器在地鐵中的應用也非常重要。

如今每個地鐵站內都有自動扶梯的設置，自動扶梯的耗電量約占整個地鐵系統能耗的15%以上，比照明燈具還要多。自動扶梯有運行時間長、運行功率大的特征，因此自動扶梯的設置大大增加了地鐵的耗能，在地鐵自動扶梯的使用中采用變頻技術進行節能尤為重要，扶梯中采用變頻器使扶梯自動變速、分時管理，扶梯的運轉頻率取決于地鐵站客流量的大小，在地鐵客流高峰期自動扶梯的運轉頻率增高有利于乘客的通行與客流的疏導，當客流較少時自動扶梯的運轉頻率，沒有客流時，扶梯的運轉速度十分緩慢，不但為乘客節約了時間同時大大降低了能源的消耗。

（四）能源管理系統

深圳地鐵三期工程低壓配電系統中，吸取深圳地鐵2號線能源管理系統的經驗，全面設置了車站級能源管理系統。系統設置在地鐵車控室，完成車站能源數據實時動態采集、監控、趨勢圖顯示和故障異常報警等功能。系統以友好直觀的界面，顯示被測控設備和能源網絡的運行狀態，可幫助運營部門及時、準確地了解各設備耗能情況。系統主要由底層智能表計、通信網絡、通信接口、上層監控設備及軟件等組成。為便于系統集成和資源共享、減少硬件投資，地鐵能源管理系統集成于綜合監控系統中利用安裝在各低壓配電回路上的智能儀表，將各用電量等能耗數據傳送到車站控制室的系統管理控制機上，實現對整個車站與設施的能耗數據采集、存儲和分析，更有利于實施管理節能和設備節能的結合，為用戶實現節能管理和節能改造提供依據。

（五）太陽能光伏發電

深圳地鐵6號線將在深圳地鐵中率先采用太陽能光伏發電，深圳地鐵6號線采用太陽能光伏有以下幾個優勢：（1）深圳地區氣象條件良好、太陽能資源豐富；（2）線路以高架為主，有13個可設置光伏發電的高架車站；（3）高架車站沿路中布置，與周圍建筑間距大，無遮陽影響；（4）我國光伏發電技術成熟，廠家眾多；（5）光伏發電成本大大降低，投資效益好；（6）國家政策支持，鼓勵并扶持光伏發電。

光伏發電系統由光伏組件、匯流箱、直流柜、逆變器、交流柜、支架系統、監控系統等組成。每個高架車站的光伏發電為獨立發電系統，在車站變電所0.4kV低壓側并網，即發即用，車站優先使用太陽能光伏發電的電能，在光伏發電量不足時由地鐵供電系統補充。深圳地鐵6號線13個高架車站太陽能光伏發電系統的總裝機容量約為2.67MWp，全線每年總發電量可達272.36萬度，可為高架車站的動力和照明提供約30%的電能。

結論

地鐵作為城市的重要交通工具，發展十分迅速，在分擔城市交通壓力的同時，地鐵運營中的總體耗能是相當大的，可見在地鐵中的節能減排措施對保護環境意義重大。深圳地鐵在運營的線路為178km，城市軌道網絡遠期共規劃了20條線路，深圳市軌道交通總里程遠景規劃將達到1000km，因此應在地鐵低壓配電中應用節能措施，有效地控制并節約地鐵運行中對能源的消耗，為城市建設貢獻力量，進而為推動經濟的可持續發展打下基礎。

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中圖分類號：TE08

文獻標識碼：A