地鐵車站供配電及照明系統節能分析與措施

熊潔

（廣州市市政工程設計研究總院有限公司，廣東廣州 510060）

1 地鐵站供配電與照明系統節能分析

1.1 照明系統節能分析

由于特殊的地理環境，必須依靠供配電系統與照明系統來保證地鐵站的正常運行。但是地鐵供配電系統和照明系統在1d 內的電力消耗數量驚人，大約占據地鐵系統中總消耗的1/3，所以必須在保證地鐵正常運行的情況下進行必要的節能改進措施，減少地鐵站供配電和照明系統的能耗。

在進行節能分析的過程中，必須選擇科學準確的參考指標進行判斷，通常情況下，照明功率的密度值可以直接反映照明系統的實際能耗[1]。我國目前對于城市軌道交通照明系統的規定依據照明功率密度值作為衡量標準。在檢測的過程中，由于無法檢測照明平均照度值，需利用功率密度值檢測與照度值計算公式進行計算。根據相關的實驗結果顯示，目前地鐵站照明系統的平均照度都超過相關標準。

在針對地鐵站公共區域照度值檢測的過程中，采用LED 照明燈光技術，可以保證照明度符合國家標準的同時，極大地節約能耗，進一步說明LED 照明技術作為節能減排的重要措施需要大力推廣，但是由于LED 照明光衰問題比較明顯，必須定期檢測，以滿足地鐵站照明系統的要求，維護地鐵站安全穩定運行。

1.2 供配電系統節能分析

1.2.1 供配電系統節能部署組件存在問題

由于供配電系統當中的供電組件功率較大，電力資源消耗較大，而進行節能部署工作中，傳統的人工監管供電組件模式職能保障其運行安全，卻對節能部署無法起到作用，而貿然在供配電系統加入檢測組件，在實際運行當中就容易發生運行錯誤，如果損壞還會導致供配電系統負責單位經濟的損失，甚至是供配電運維人員的傷亡。

1.2.2 供配電系統節能部署意識存在問題

在供配電系統自動化中存在人員節能意識不足的問題。在供配電系統自動化普及推廣之后，缺乏相對應的操作規章流程，供配電系統自動化的運維人員往往會忽視供配電系統的節能部署調節，就會產生資源浪費問題。進而影響地鐵整體運行情況，造成不必要的電力資源浪費，阻礙地鐵節能環保工作的進行。

2 地鐵車站供配電與照明系統節能措施

2.1 低壓設備在線監測系統

在地鐵車站供配電與照明系統節能部署當中，最重要的便是地鐵車站當中的輸電線路，我國地鐵標準電壓規定為DC750V 和DC1500V 兩種，而居民地鐵車站用電的電壓只有220V，地鐵車站的供配電系統功率也較普通電機的功率高，電力能源消耗也更大。以往的地鐵車站供配電與照明系統當中往往通過人工檢查的方式定時對地鐵車站進行檢查，以保障其正常運行，但在節能部署上卻缺乏監管[2]。并且定期人工檢查的形式還容易存在疏漏，容易由于電流過大出現過載或者短路。盡管目前的地鐵車站供配電系統中部署空氣斷路器，但空氣斷路器也需要定時開關操作，不然其中產生的靜電會干擾空氣開關的運行，產生安全隱患。并且空氣開關能夠智能保障短路情況下供配電系統的安全，而不能節約電力資源。設置一套低壓設備在線監測系統，系統包括設備在線監測子系統、設備故障預警及狀態評估子系統和設備信息管理子系統。通過對變電所和環控電控室配電設備的設置斷路器錄波裝置、光纖光柵溫度傳感器等設備，以實現站內所有低壓一次設備在線監測和帶電檢測數據的匯集、綜合分析、監測預警、故障診斷、數據展示、存儲和格式化數據轉發等功能，提高配電系統安全、穩定運行，提高設備的運行維護和管理水平。地鐵車站中央處理器可以實時監測地鐵車站內的電流數據，在發生短路或過載時對相關區域的電路進行斷路處理，以保障用電安全。除此之外，中央控制室還可以根據地鐵車站實時的運行情況對供配電系統進行節能優化。

2.2 充分運用自然光的設計來減少照明系統的使用

在地鐵車站大廳光照設計的過程中，通過增加智能自動調光系統，能夠保證對大廳地面的光組模塊以及對應的傳感器進行實時監控，并且根據大廳內部人員密集度等其他指標來合理調節光照度，實現照度自動控制，優化車站大廳的照度控制。在建設地鐵車站的過程中，可以在地鐵站以及周邊的建筑中引入自然光源，這樣增強提高室內采光的效果，提升地鐵站的光照亮度。同時，自然采光的光線更加柔和[3]。另外，引入自然光線的同時，可以增強室內的通風效果。自然采光設計以及不同的透光材料之間的結合，能夠讓地鐵車站的屋頂更具有靈動感，也能夠更好的保證建筑設計呈現出優美、變換的特點。自然采光的設計能夠形成光影交錯的感覺，進而為整個空間內部提供光影變化，增強光線藝術表現張力。而且，能夠讓光線不會直接射入室內，這樣投影在地鐵車站的表面上就會形成錯落有致的光斑，增強室內空間的明朗質感。由于太陽光折射形成的光影圖案也能夠讓整個地鐵車站的空間表現更加的活躍。

2.3 照明控制

智能照明系統控制的范圍主要包括：公共區、出入口通道一般照明、出入口飛頂一般照明、設備區照明、一類導向照明、站臺板下安全照明等。系統主要由中控臺（含軟件）、調光模塊、開關模塊、照度傳感器、紅外傳感器、控制面板及通信總線等組成，實現站廳站臺公共區、出入口通道普通照明的調光控制，飛頂照明及路燈的開關控制，設備區照明、一類導向照明、站臺板下安全照明的開關控制。根據車站工作、節電需要實現的各種運營需求調節現場照明場景，數據通過現場總線上傳至綜合監控。

智能照明分區：運營時根據功能劃分為流動區、轉換區、廣告區，站臺劃分為流動區、轉換區、站臺門區，出入口劃分為飛頂區域、漸變區、流動區；停運時考慮節能需要將站廳站臺分成多個小區域，根據運營需要開啟相關區域照明。

2.4 優化廣告照明

在地鐵站隨處可見廣告燈箱，并且這些燈箱的照明度通常在2000lux 以上，這樣才能夠保證吸引人們的目光，在短時間內起到宣傳作用。但是這樣的照明亮度對于電力能源的消耗非常嚴重，尤其是廣告燈箱產生的光輻射會嚴重影響地鐵車站內部空間的限制。例如廣東某地鐵線照明設備總容量為496.5kW，廣告照明負荷為181kW，占總照明設備負荷的36.5%，可見廣告照明是地鐵車站照明系統的能耗大戶。針對這樣的問題可以利用LED 側光源上下對打的方式進行節能，一般軌道內部燈箱尺寸比例為3.2m 寬，1.6m 高，0.22m 厚，所以需要總共60 顆LED 燈管，分為上下兩排安裝。這樣的安裝方式可以有效節省能源，并且還能夠最大化燈箱的亮度，更好地進行宣傳與推廣。

2.5 空調配電節能調控

城市整體溫度、濕度、亮度也伴隨著季節、天氣和時間的變化而變化，地鐵車站當中空調系統與照明系統如果一成不變就很容易造成電力資源的浪費。結合電氣工程自動化技術的地鐵車站供配電與照明系統節能部署，可以通過溫度、濕度、亮度傳感器，配合自動化中央空調以及采光照明設備來進行地鐵車站溫度、濕度、亮度的智能調控，以保證城市軌道公共交通乘客能夠得到適當的照明[4]。除此之外，地鐵車站還應當采用LED 照明取代白熾燈。LED 照明與傳統的白熾燈及其他光源的發光原理相差很大，LED 發光原理是電流通過導線作用于半導體晶片，相較于傳統白熾燈的加熱燈絲產生光輻射發光方式而言，LED 的半導體晶片發亮原理更安全節能，具體對比參數如表1 所示。

表1 白熾燈與LED 參數

2.6 增強地鐵車站工作人員節能意識

地鐵車站工作人員供配電系統與照明系統的節能意識，就需要給地鐵車站工作人員開展定期的地鐵車站供配電與照明系統節能意識培訓。將按流程作業、節能環保的理念深入到每一位地鐵車站工作人員的心中。通過科學方法分析浪費能源、缺少節能意識的危害，同時指出當下地鐵車站供配電系統與照明系統節能部署的重要性，潛移默化地影響地鐵車站供配電系統與照明系統中的安全節能操作風氣。確保地鐵車站供配電系統與照明系統工作人員的節能意識足夠，以及地鐵車站供配電系統與照明系統節能部署工作高效穩定開展。

3 結語

綜上所述，地鐵是城市公共交通的重要組成部分，而供配電與照明系統作為地鐵運營資源消耗較大的部分，供配電與照明系統節能部署應當被重視，以確保地鐵車站的供配電與照明系統在滿足城市居民正常需求的情況下，最大限度節約電力資源，為我國城市軌道公共交通行業的節能環保發展工作保駕護航。