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浅谈深圳地铁低压配电系统中节能措施的应用

作者：廖远辉

来源：《中国新技术新产品》2016年第13期

摘 要：随着我国经济技术的迅速发展，对资源与能源的消耗越来越多，因此节能减排对人们生活的可持续发展至关重要。节能减排涉及现实生活中建筑、交通等各个领域，因此在我国城市地铁运行中的低压配电中采取节能措施也是节能减排的重要体现，深圳地铁低压配电系统正是顺应发展的需求，大力采用各种节能措施，减少能源的消耗。 关键词：节能措施；地铁；低压配电；应用 中图分类号：TE08 文献标识码：A

深圳地铁已成为深圳市民的主要交通工具，地铁的运行有效地缓解了城市的交通压力，给人们的出行带来了方便。目前深圳地铁1、2、3、4、5条地铁共178公里的地铁在运营，日均客流约280万人次。同时地铁对于能源与资源的消耗也是巨大的，由于日均客流量呈上升趋势，地铁中的一些内部设施如自动扶梯、空调、照明等负荷也随之增加，这在很大程度上增加了地铁能耗，因此节能在地铁运行中尤为重要。 一、低压配电系统在地铁中的作用

地铁中的低压配电系统是地铁运行的主要动力系统，是保障地铁安全的关键设施。地铁低压配电系统使地铁运行中的各个环节及具体设备得到有效控制。低压配电系统在地铁中的应用主要体现在以下几个方面：第一，对地铁监控管理层的应用，地铁的监控管理层可以利用低压配电系统的数字化和网络化等特点通过互联网进行远程监控对数据进行收集与处理，不但减少了传统监控的中间环节，还提高了收集数据的速度与数据的准确度，同时还可根据SCADA软件进行事故监控，能够及时有效地预防事故，分析事故及设备故障原因等，此外有利于监控管理层对地铁运行中的设备维护和报表情况进行监督。第二，低压配电系统对母联断路器、进线断路器及三级负荷总开关的遥控，不仅通过对母联断路器、进线断路器及三级负荷进行遥控操作，还能够实现对变电所备用电源的情况进行监测控制。

低压配电网的科技智能化的应用是地铁中低压配电系统得以应用的具体表现，智能化低压配电网有网络化、数字化、多功能化等特点，提高了低压配电系统的稳定性与安全性。低压配电网的智能设备主要有电缆线、智能仪表、低压配电箱、SCADA监控软件、火灾集成控制等。这些设备在地铁运行中起着保护、控制、监视等作用，进而保障地铁运行中的安全性。除此之外地铁中的低压配电系统的数字化、网络化使地铁电费清单更加准确，为电力系统减少了许多计费环节，同时还能够快速进行系统检测，对事故检测更加准确。

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三、节能措施在低压配电系统中的应用 （一）应用原则

节能措施在地铁低压配电中的应用原则有以下3点：首先应以节省无谓能源的消耗为主，分析研究地铁运行中及地铁站能耗较大的主要原因，对主要原因进行再次研究细分发现在能源的消耗过程中哪些环节可以通过优化或更新技术避免对能源的过度消耗，如变压器的大功率，传输电缆上的无功能耗，照明中存在的可避免性的能耗以及空调设备等无谓的能耗。针对具体环节的具体问题在地铁低压配电中采取节能措施。其次节能措施在地铁低压配电中的应用应满足地铁的基本功能需求。节能的同时还要保持地铁中各种用电设备的正常使用，避免盲目的节能给地铁环境带来不利影响。再者节能措施在地铁低压配电中的应用还应该考虑节能过程中产生的实际经济效益。节能的同时一定要保证经济效益的平衡，不能由于节能造成投资过高，使节能中的增加成本通过好的节能效果减少更多能耗带来的成本，达到在预计年限中收回节能支出的成本，最终实现在地铁节能过程中的经济与环保双赢。 （二）节能灯具的应用

照明在地铁运行中的作用非常重要，它直接关系到地铁环境的安全以及地铁站的装饰效果，但地铁照明过程中对能源的消耗也极大，据统计地铁运行中照明设备对能源的消耗占整个地铁系统能耗的13%，因此在地铁照明工程中应降低能源消耗，这要求在地铁照明设备中应用节能灯具。

目前最好的节能照明设备主要是LED照明（图1）。和传统灯具相比，LED节能灯有以下几个优点：（1）不含汞、铅等有害物质真正达到了绿色环保效果，同时无噪音、无频闪抗震性能较好，安全牢固等特征；（2）可控制性良好；使用LED灯时，可用控制器编程进行照度控制，既实现了地铁内的照明效率的最大化，又可以达到节能的最优化。（3）美化装修效果；LED灯的外形可以配合装修的需要做成各种各样的形状，此外，LED的光源的颜色几乎可以覆盖整个光谱，能够制造出各种颜色不同的LED灯具，再和装修的材料合理搭配，就能够达到理想的装修效果。（4）使用寿命长；LED灯采用固体冷光源技术，封装的材料是环氧树脂，抗震性很好，发光过程中发热量小，正常使用可达6年以上。“深圳地铁二号线全线LED照明工程”为国内外地铁工程建设中首次大规模采用LED照明的工程建设项目。并采用智能控制，在不同的工作时段自动调节不同的亮度，较传统荧光灯约节能25%。 （三）变频器的应用

变频技术是指通过对交流电频率的改变实现对交流电的有效控制，而变频技术的应用具体体现为变频器的应用。随着科技的发展，变频器的使用范围扩大，它涉及家用电器与工程项目以及工业电气设备中，因此变频器在地铁中的应用也非常重要。

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如今每个地铁站内都有自动扶梯的设置，自动扶梯的耗电量约占整个地铁系统能耗的15%以上，比照明灯具还要多。自动扶梯有运行时间长、运行功率大的特征，因此自动扶梯的设置大大增加了地铁的耗能，在地铁自动扶梯的使用中采用变频技术进行节能尤为重要，扶梯中采用变频器使扶梯自动变速、分时管理，扶梯的运转频率取决于地铁站客流量的大小，在地铁客流高峰期自动扶梯的运转频率增高有利于乘客的通行与客流的疏导，当客流较少时自动扶梯的运转频率，没有客流时，扶梯的运转速度十分缓慢，不但为乘客节约了时间同时大大降低了能源的消耗。

（四）能源管理系统

深圳地铁三期工程低压配电系统中，吸取深圳地铁2号线能源管理系统的经验，全面设置了车站级能源管理系统。系统设置在地铁车控室，完成车站能源数据实时动态采集、监控、趋势图显示和故障异常报警等功能。系统以友好直观的界面，显示被测控设备和能源网络的运行状态，可帮助运营部门及时、准确地了解各设备耗能情况。系统主要由底层智能表计、通信网络、通信接口、上层监控设备及软件等组成。为便于系统集成和资源共享、减少硬件投资，地铁能源管理系统集成于综合监控系统中利用安装在各低压配电回路上的智能仪表，将各用电量等能耗数据传送到车站控制室的系统管理控制机上，实现对整个车站与设施的能耗数据采集、存储和分析，更有利于实施管理节能和设备节能的结合，为用户实现节能管理和节能改造提供依据。

（五）太阳能光伏发电

深圳地铁6号线将在深圳地铁中率先采用太阳能光伏发电，深圳地铁6号线采用太阳能光伏有以下几个优势：（1）深圳地区气象条件良好、太阳能资源丰富；（2）线路以高架为主，有13个可设置光伏发电的高架车站；（3）高架车站沿路中布置，与周围建筑间距大，无遮阳影响；（4）我国光伏发电技术成熟，厂家众多；（5）光伏发电成本大大降低，投资效益好；（6）国家政策支持，鼓励并扶持光伏发电。

光伏发电系统由光伏组件、汇流箱、直流柜、逆变器、交流柜、支架系统、监控系统等组成。每个高架车站的光伏发电为独立发电系统，在车站变电所0.4kV低压侧并网，即发即用，车站优先使用太阳能光伏发电的电能，在光伏发电量不足时由地铁供电系统补充。深圳地铁6号线13个高架车站太阳能光伏发电系统的总装机容量约为2.67MWp，全线每年总发电量可达272.36万度，可为高架车站的动力和照明提供约30%的电能。 结论

地铁作为城市的重要交通工具，发展十分迅速，在分担城市交通压力的同时，地铁运营中的总体耗能是相当大的，可见在地铁中的节能减排措施对保护环境意义重大。深圳地铁在运营的线路为178km，城市轨道网络远期共规划了20条线路，深圳市轨道交通总里程远景规划将