【摘 要】 低壓配電節(jié)能降耗方法很多，但由于認(rèn)識不足或有偏差，導(dǎo)致產(chǎn)生的效果不是很明顯，白白浪費了大量的電能。文章分析其系統(tǒng)，探討其節(jié)能措施以及可靠性措施。

【關(guān)鍵詞】 地鐵低壓供電系統(tǒng)；節(jié)能現(xiàn)狀；降耗

引言：

地鐵車站低壓配電系統(tǒng)承擔(dān)了為車站及兩端各半個區(qū)間的動力照明設(shè)備提供電能的重要任務(wù)，并保證動力照明設(shè)備配電的安全、可靠。

一、地鐵低壓配電系統(tǒng)

地鐵低壓配電系統(tǒng)包括降壓變電所和動力照明配電系統(tǒng)2部分。降壓變電所將中壓電源經(jīng)配電變壓器降為低壓AC380/220V后，供軌道交通沿線車站的動力、照明設(shè)備使用。降壓變電所0.4kV側(cè)采用單母線分段接線方式，設(shè)0.4kV母聯(lián)斷路器，母聯(lián)設(shè)置備用電源手動/自動投入裝置。并根據(jù)需要設(shè)置照明及三級負(fù)荷小母線，便于火災(zāi)工況下切除非消防負(fù)荷回路。正常運行方式下，母聯(lián)斷路器處于斷開狀態(tài)；當(dāng)一路進(jìn)線電源失電時，母聯(lián)投入，另一路進(jìn)線電源帶全部一二級負(fù)荷。0.4kV側(cè)接地方式采用TN-S制。

為提高供電可靠性，地鐵低壓配電系統(tǒng)采用放射式為主、樹干式為輔的配電原則。機電設(shè)備及照明用電負(fù)荷按其不同的用途和重要性分為一、二、三級負(fù)荷。對于不同等級的用電負(fù)荷，其配電方式也不同。

二、實施節(jié)能減耗的措施

（一）應(yīng)用智能低壓配電系統(tǒng)

對地鐵低壓控制系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)層面的改造，可以降低運行成本，提高能源使用效率，提高運行效率，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。在地鐵中應(yīng)用智能低壓配電系統(tǒng)，提高地鐵供電、低壓配電的可靠性與安全性，滿足地鐵動力負(fù)荷用電的智能化控制。由于在傳統(tǒng)的低壓配電系統(tǒng)中，根本無法滿足當(dāng)前地鐵行業(yè)快速發(fā)展的能耗要求，因此發(fā)展智能低壓配電系統(tǒng)，可以提高其智能化、節(jié)能化給地鐵行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造更穩(wěn)定、更強大的系統(tǒng)方案。智能低壓配電系統(tǒng)中，應(yīng)該按照（GB50157）20035地鐵設(shè)計規(guī)范在低壓控制中，由以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、PLC控制器、智能開關(guān)以及智能化數(shù)字儀表組成，實現(xiàn)對進(jìn)線斷路器以及母聯(lián)斷路器、三級負(fù)荷總開關(guān)遙測、遙控基礎(chǔ)上，還增加對反饋回路的遙測、遙信功能其結(jié)構(gòu)圖。

該系統(tǒng)功能全面，可靠性高，規(guī)場接線簡單，系統(tǒng)間接口清晰，數(shù)據(jù)實時性好，運營維護簡便。因此在我國地鐵中，可以應(yīng)用智能低壓配電系統(tǒng)，對其低壓配電系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)低壓配電系統(tǒng)運行故障，提高地鐵的社會效益?？梢源_保地鐵的高性能化、高可靠化的供電運營，由于地鐵照明系統(tǒng)分類繁多，地鐵車站設(shè)備監(jiān)控、火災(zāi)報警等都必須滿足安全穩(wěn)定的供電需求，節(jié)約用電肩效監(jiān)管地鐵低壓用電安全。

（二）預(yù)防供電系統(tǒng)安全故障

在地鐵中，由于其運營中低壓電氣設(shè)備易發(fā)生故障，且呈現(xiàn)出多種多樣的情況，不僅包含附件突發(fā)性故障，還包含發(fā)電機絕緣故障、反饋指示儀表不準(zhǔn)確、輔機電源停電、局部放電、電液轉(zhuǎn)換設(shè)備停止運行故障等，這些故障都會嚴(yán)重影響地鐵的正常運行。在地鐵低壓配電系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化中，為實現(xiàn)節(jié)能降耗目的，可以應(yīng)用綜合監(jiān)控技術(shù)，對低壓供電系統(tǒng)的安全故障進(jìn)行監(jiān)控，并將報警、事件等記錄歸檔，通過系統(tǒng)主機實現(xiàn)對低壓供電系統(tǒng)故障的分析搶救，提高地鐵低壓配電管理的靈活性、協(xié)調(diào)性、實時性以及智能化實現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)。加強對地鐵低壓控制系統(tǒng)關(guān)鍵部件的維護工作，定期清洗，清除沉積物，提高地鐵低壓控制系統(tǒng)的使用效率，保證地鐵低壓控制系統(tǒng)通常情況下的運行基礎(chǔ)，提高系統(tǒng)的可靠性。

（三）通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能

采用節(jié)能低壓設(shè)備，在地鐵中應(yīng)用變頻空調(diào)，為國家能源的可持續(xù)利用做出貢獻(xiàn)，可以應(yīng)用微電腦智能控制，對地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的自動適應(yīng)負(fù)載進(jìn)行自動調(diào)整，可以有效提高電網(wǎng)功率因數(shù)，降低能源消耗，節(jié)電率20%以上。可以采用變流量節(jié)能技術(shù)，實現(xiàn)對空調(diào)水系統(tǒng)的節(jié)能改造。保留原有繼電接觸器的控制線路，采用PLC編程控制實現(xiàn)對中央空調(diào)的控制，節(jié)約投資。

（四）優(yōu)化系統(tǒng)控制技術(shù)

針對地鐵低壓配電系統(tǒng)，實施綜合統(tǒng)一的監(jiān)控，可以達(dá)到節(jié)能優(yōu)化控制目的。應(yīng)用基于綜合監(jiān)控系統(tǒng)的手段，控制通低壓配電系統(tǒng)內(nèi)的低壓設(shè)備開關(guān)。同時，還可以對地鐵低壓供電系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能控制，在設(shè)計地鐵智能低壓配電系統(tǒng)中，應(yīng)提升系統(tǒng)的可靠性、智能性，使其擁有遙測、遙控、遙訊、遙調(diào)的功能通過網(wǎng)絡(luò)顯示實時耗能信息，完成對不同設(shè)備用電的分析比較朧化節(jié)能控制策略，并實現(xiàn)遠(yuǎn)程故障報警功能，降低因機器設(shè)備故障而造成的能源浪費，實現(xiàn)節(jié)能降耗。

（五）自動扶梯

1、星三角驅(qū)動

星三角（Y-△）驅(qū)動包括“自動重新啟動”和“Y-△切換”兩種方案。前一種方案是在無人乘梯時停止自動扶梯的運行，有人乘梯時起動扶梯，從而達(dá)到省電的目的。由于是采用了完全停電的方法，所以在節(jié)約能源方面是顯而易見的。如某家居市場的自動扶梯采用這種方案以后，其工作時段的平均電耗僅為0.3kW·h，而同樣客流的某自動扶梯采用全變頻方案，其工作時段的平均電耗就要0.93kW·h。在客流量極少的工況時，采用該方案最為節(jié)能，但是這種方法會導(dǎo)致扶梯頻繁啟/制動。啟動時不僅對供電電網(wǎng)有一定的沖擊，頻繁的啟停還會給抱閘等機械部件帶來一定損傷，而且對于乘客群中部分行動不便的人，突然啟動容易造成站立不穩(wěn)，引發(fā)事故。第二種方案“Y-△切換”是當(dāng)扶梯啟動時，像通常一樣按Y接法進(jìn)行啟動，但不再是通過時間原則切換成△接法運行。而是當(dāng)扶梯上沒有乘客的時候，扶梯一直在Y接法下運行；當(dāng)有乘客的時候扶梯才切換成△接法運行，如此循環(huán)往復(fù)。實際測試表明，在空載或接近空載的工況下，Y接法或△接法時，扶梯的運行速度并無明顯變化，但是Y接法與△接法相比節(jié)能效果可達(dá)20%左右。

2、全變頻驅(qū)動

采用變頻器驅(qū)動曳引電機，通過變頻器來調(diào)節(jié)曳引電機的轉(zhuǎn)速，在沒有乘客使用的時候使扶梯慢速運行或者停止，因此可以很方便地實現(xiàn)節(jié)能運行。采用全變頻驅(qū)動方案，在不同速度之間可實現(xiàn)平滑切換。由于扶梯對控制精度要求并不高，變頻器可選擇不帶編碼器的開環(huán)控制模式。但是變頻器功率需大于或等于曳引電機功率，使得成本難以降低；另外還需考慮制動電阻在扶梯有限的機房空間的散熱問題。在大提升高度的自動扶梯采用兩個或多個曳引機的場所，為了保證多個電機運行的同步性，全變頻方案仍是首選。

3、旁路變頻驅(qū)動

扶梯在額定速度運行時，由50Hz的工頻電源進(jìn)行供電，變頻器不投入運行。當(dāng)在無人乘梯一定時間后，扶梯將由工頻電源控制切換到變頻器控制，從而使扶梯進(jìn)行低速運行或停止，達(dá)到節(jié)能的目的。當(dāng)有人再次進(jìn)入扶梯乘梯時，扶梯將由變頻器加速到額定速度，到達(dá)額定速度后，扶梯將由變頻器控制切換到工頻電源控制運行。扶梯將如此周而復(fù)始的運行，其運行時序如示意圖1所示。

圖1 旁路變頻工作示意圖

旁路變頻的優(yōu)點是實現(xiàn)了無人乘梯時低速運行或停止，達(dá)到節(jié)能、降低噪聲、減少設(shè)備的磨損。由于采用了變頻控制，使系統(tǒng)的調(diào)速平穩(wěn)，對機械系統(tǒng)的沖擊較小。由于在高速運行的時候變頻并未參與控制，所以變頻器的功率可比曳引電機的功率小。相比全變頻而言，還不需要制動電阻，減少了機房發(fā)熱。

（六）照明系統(tǒng)

地鐵的照明系統(tǒng)是地鐵電氣設(shè)計中的重要內(nèi)容。地鐵電氣的照明設(shè)計較為簡單，不過由于照明設(shè)備的數(shù)量較多，需要在設(shè)計階段做好技能規(guī)劃工作。對于照明設(shè)備的光源來說，以往采用大量的汞燈、金鹵燈、鈉燈進(jìn)行照明。隨著現(xiàn)階段新的光源的推廣和發(fā)展，光源的選擇也越來越多。以往的光源由于耗能較高、壽命較低、光照效果不足已經(jīng)逐漸的被淘汰。新型光源在不斷的發(fā)展下已經(jīng)完全的滿足了性能要求，并且具備更高的效率，可以大大的減少能源損耗。在工程設(shè)計上，應(yīng)該主動選擇新型的照明光源，提高照明效果，減少電能的損耗。對于照明設(shè)備的控制系統(tǒng)中，以往是簡單的開關(guān)控制，并不能達(dá)到良好的節(jié)能目的。對光源的控制可以設(shè)計相應(yīng)的自動控制系統(tǒng)，根據(jù)現(xiàn)場的光感對照明設(shè)備進(jìn)行自動的條件，可以提高能源利用效率，減少能源損耗，節(jié)約大量的電能。

三、結(jié)語

綜上所述，在當(dāng)前地鐵運營中，不僅要確保地鐵低壓供電安全，還應(yīng)該強化低壓供電的節(jié)能降耗力度，優(yōu)化設(shè)計低壓供電系統(tǒng)，確保其在實際運行中能夠降低能耗，有效減緩地鐵運營成本。

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