關于地鐵工程電氣設計節能的研究

文/林嘉泳 廣州市第二市政工程有限公司 廣東廣州 510060

地鐵工程電氣設計節能是一項系統且實際要求相對比較高的實踐性工作，致使地鐵工程電氣設計節能具備一定的特殊性，同時也是地鐵工程中不可或缺比較關鍵的一個環節。地鐵工程是一個需要巨大電量作為支撐，并且運營成本相對比較高的行業，將能源消耗降到最低化、有效節約電源成為地鐵相關管理者最為關注的難點課題。因此，必須樹立正確的節能設計理念，合理使用設計，從而真正實現地鐵經濟運行。

1、地鐵工程電氣設計節能工作基本概述

地鐵工程中電氣節能具有很大的發展空間和潛力，所以在工程設計過程中應對其進行精準的計算和精心的籌劃。在選擇節能相關設備時，必須對節能設備的原理、性能以及實際使用效果進行全面的了解分析，然后從技術以及經濟角度等多方面進行詳細的對比，然后選取最佳的節能設備，從而真正達到節能降耗的目的。除此之外，節能降耗其實是一項比較系統且復雜繁瑣的工程，而節能設計是這項工程中無法替代且極為重要的一個環節。電氣節能設計工作主要重點在于是否梳理正確的節能設計意識。在工程中進行合理設計，從而真正實現經濟運行。因此，在未來工程設計的過程中，相關設計者在進行設計時要結合現有的節能措施，并且對相關工作經驗進行總結，為創新節能技術奠定良好基礎。

2、地鐵工程電氣設計節能的基本原則

在地鐵工程的實際設計過程中，必須對各種技能措施進行全面的分析和了解，始終堅持綜合考慮的工作原則，盡可能的滿足于電氣設計節能的各種需求，從而保證相關電氣設備的節能運行。對地鐵工程電氣設計節能的基本原則進行綜合的分析，其主要表現為以下幾個方面：

2.1 對地鐵工程項目的實際經濟效益進行充分的考慮

在地鐵工程的電氣設計節能的過程中，必須對地鐵工程所在地的社會經濟狀況進行綜合考慮，同時還要對工程項目的實際經濟效益進行全面的分析。各種節能的有效措施在地鐵工程中廣泛運用，勢必會使工程的整體投資成本變大，而節能相關設計人員必須對這部分成本進行綜合考慮，計算其需要在多久的時間內才可以收回成本。只有在保證地鐵工程項目實際經濟效益的前提下，才能嚴格按照相關規范以及標準要求對其進行合理的電氣節能設計。

2.2 滿足地鐵的基本功能需求

地鐵工程涉及的內容比較廣，并且對各個方面的要求也相對比較高，例如照明度、舒適度以及通風性等，對于此，地鐵工程在電氣設計節能中，必須對這些基本功能進行全面的了解，并且設計是建立在滿足其基本功能實際需求的基礎之上，然后合理運用各種節能工藝以及有效的技術措施，從而保證地鐵工程項目暢通無阻的運行。

2.3 節省不必要的能量消耗

在地鐵工程電氣設計節能中，必須對整個地鐵工程進行全面的分析了解，從而尋找節能設計的關鍵點，也就是說地鐵工程什么地方有必要采取節能措施，什么地方不能節省能耗。尤其是在地鐵工程關鍵環節設計時，設計人員在設計過程中必須對經濟、合理、實用等因素以及施工工藝和先進的技術手段進行充分考慮，并且將其貫徹落實到整個設計過程，從而保證電氣設計節能方案的可行性和合理性，以免出現盲目追求能耗降低的現象。

3、地鐵工程電氣設計節能的有效措施

3.1 照明系統的節能設計

3.1.1 對照明光源進行合理的選擇

在地鐵工程項目之中，必須使用大量的照明設備進行照明，這些照明設備也是地鐵工程中能量消耗的最大的一個環節，因此，必須對根據實際情況對照明光明進行合理的選擇。現階段，我國在地鐵工程設計中，主要使用T5/T8等型號的直管熒光燈作為照明光源，這種類型光源本身的光效與其他光源對比占據一定的優勢，并且配套燈具的生產技術也已步入成熟階段，但是其并不是那么的完美，仍然存在一些弊端，例如能量消耗比較大。對于此，地鐵工程在選擇照明光源的時候，必須根據工程的實際情況，從而選擇節能效果比較好且具有一定優勢的燈具，例如發熱量相對比較小、使用壽命比較長且維護成本相對比較低的LED照明燈具，其節能效果要比傳統的熒光燈效果好。

3.1.2 智能照明控制系統的設計

隨著我國社會經濟的不斷發展與進步，人民的物質生活水平得到相應的提高，并且對公共場所的照明系統提出更多更高的要求標準，因此，在地鐵工程的電氣設計節能中，必須對智能照明控制系統的設計問題進行全面的分析了解。地鐵車站中的人流量雖然相對比較大，但是其因為各種因素的影響致使其具有高峰和低谷之分，如圖1所示，根據人流量的實際變化情況分析得出，人流量的大小對照明系統的照度要求也大不相同。鑒于此，在地鐵工程電氣設計中，盡可能的設置一些多回路配電，從而構建出一套科學且合理的智能照明控制系統，從而滿足于大部分乘客對地鐵現場照明環境的實際要求。但是在智能照明控制系統的設計過程中，極有可能遇到一些無法避免的復雜問題，例如投資成本變大、實際操作繁瑣等等，故而，相關設計工作人員必須對工作照明、節電照明設備的比例進行合理的分配。

圖1 地鐵人流量高峰期

3.2 供電系統的節能設計

3.2.1 主變電所設置、主變壓器容量的設計

在地鐵工程的電氣設計節能中，必須根據地鐵工程的實際狀況，對主變電所進行科學合理的設置，如果一切條件允許的情況下，可以將主變電所甚至在兩條電力線路的交匯點，并且與供電主線路的位置比較接近，從而保證電力資源的共享，促使其真正達到預期的節能效果。由于地鐵工程的線路相對比較長，并且每條線路都可能存在多條線路重疊的現象，如圖2所示，因此，盡可能將主變電所的位置設置在供電范圍的中心位置，從而保證不同主變電所承擔的負荷距離大致相同，將電力在傳輸過程中的能量消耗降到最低。例如：地鐵工程項目對主變壓器容量進行誰的過程中，必須對符合進行科學合理的計算。一般情況下，我國將用電負荷的功率因數設定在0.85，但是現階段我國地鐵工程所使用的弱電系統設備都是自帶UPS裝置，并且UPS系統裝置中自帶無功補償裝置，但是其功率因數基本上都在0.95以上，因此，在對負荷進行計算時，弱電用電符合的功率因數最好設置在0.95或者是更大，在進行負荷計算時，需要根據實際情況進行合理的取值。

圖2 地鐵工程多條線路重疊實況

3.2.2 中壓網絡接線形式的選擇

在地鐵工程關于中壓網絡接線形式選擇時必須始終堅持合理分區和易于調度的原則進行合理的選擇。無論選擇什么樣的中壓網絡接線形式，首先要做的就是對電氣設備和電力線路的能量消耗進行全面的分析了解，從而真正達到預期節能的效果。近些年來，我國在地鐵工程的電氣設計節能中，中壓網絡接線形式主要分為放射式以及環網式等。從電氣設計節能的角度出發對中壓網絡接線進行全面分析，合理運用放射式中壓網絡接線，致使電纜所承擔的總負荷逐漸變小，并且電力線路的損耗也在慢慢的降低，從而保證地鐵工程供電系統的節能工作順利開展。但是，放射式中壓網絡接線中的電纜數量以及電纜回路比較多，并且總體投資的成本比較大，除此之外，經濟性并未達到預期的效果，并且地鐵工程項目在正常運行的過程中消耗的能源比較大。但是環網式中壓網絡接線與之相反，其電纜數量使用比較少，并且經濟性能相對比較好，但是電纜承擔的總負荷相對比較大，且電力線路損耗過大，節能效果沒有放射式中壓網絡接線的效果好。由于環網式中壓網絡接線具備可靠性和節省投資等特點，所以我國在地鐵工程中主要采用這種中壓網絡接線形式。

3.3 環控系統的節能設計

在地鐵工程電氣設計節能中，耗電能力比較大的一項就是環控系統，同時也是合理運用節能措施的重點。一般情況下，地鐵工程的環控系統主要包括隧道通風系統以及車站空調通風系統等，而車站空調系統主要包括車站設備管理用房以及排煙系統等多個部分組成，隧道通風系統主要由排煙以及通風系統等諸多部分組成。現如今，我國地鐵工程主要采用變頻調速技術對環控系統進行節能設計，從而保證能源消耗降低，對電氣設備的運行狀況進行改善。在地鐵工程的環控系統設計中，車站設備管理用房中的空調通風系統本身的容量比較少，并且隧道通風系統一般情況下不會運行，從而致使變頻調速技術無法發揮自身的作用。在制冷、制熱空調循環水系統中，其使用的電氣設備所消耗的能量和符合比較大，因此，必須結合設備的實際運行狀況對變頻調速技術進行合理的應用。一般情況下，地鐵工程中的隧道機每天只在早上開啟1--2個小時，但是環控系統的設計容量卻遠遠超出預期效果，從而導致隧道風機運行過程中的能源消耗過大。因此，對地鐵工程環控系統進行設計時，要充分考慮隧道風機運行的季節和工況等因素，結合變壓器本身的過載能力對變壓器進行選擇。地鐵環控主要采取空調季節、阻塞以及火災等運行模式，由于運行模式大不相同，其所使用的電氣設備也大不相同，因此，在設計時必須對這些進行充分的考慮分析。

3.4 合理運用太陽能發電

近年來，太陽能憑借自身的獨特優勢特點，如能源豐富、就地開發利用，不需要運輸、綠色環保等，成為社會應用最廣泛、最有發展前景的新型能源。太陽能在實際工程的運用成功的案例數不勝數，并且技術早已步入成熟階段。鑒于此，在地鐵工程比較適合的場所引用太陽能發電是相對可行的。太陽能自身的發電容量相對比較小，因此必須對建筑物的電熱設備以及室內外照明進行全面考慮，看其是否適合使用太陽能發電。節約能源主要是用各種先進金屬手段對設備能耗降低，或者是合理運用太陽能、風能等方式的能源代替原有的能源，從而保證能源消耗降到最低。根據地鐵工程的實際情況，合理利用太陽能、風能等諸多新型能源，從而保證地鐵工程電氣設計節能取得預期的效果。例如某地區是一個太陽能資源相對比較豐富地區，所以在停車場大庫屋頂以及室外照明等諸多地方可以合理使用太陽能資源，從而保證地鐵工程項目可持續發展以及綠色環保節能。但是現如今太陽能技術也存在一些不足之處，就是受氣象季節因素影響，冬季太陽能的利用率比較低，因此，為了保證地鐵工程項目中用電設備的可靠性，必須對供電系統向用電設備另外敷設供電線路進行合理的設計，從而保證供電系統正常運行以及用電的安全性和可靠性。

圖3 太陽能適用區域

結語：

綜上所述，對地鐵工程電氣設計節能設計的相關問題進行深入的研究和全面的分析，從而保證電氣設計節能取得良好的效果。鑒于此，未來在地鐵工程電氣設計的整個過程中，必須對其節能設計問題的關鍵環節和重點要素等加強重視和關注，并針對其制定有效的節能措施與科學性的方法，從而保證地鐵工程電氣節能取得顯著地效果。