牛二兵

【摘 要】隨著城市軌道交通行業(yè)的不斷發(fā)展，地鐵在不斷滿足人們出行要求的同時，也要不斷提升自身的節(jié)能降耗水平，才能使整個行業(yè)健康發(fā)展。文章通過對低壓配電系統(tǒng)負荷的分析，提出通過減少配電間工作照明的開通時間，達到節(jié)能的目的。因此，自行設計節(jié)能裝置，并應用于滿足要求的配電間，效果明顯。

【關鍵詞】地鐵照明；低壓配電；節(jié)電裝置；照明設計；節(jié)電改造

【中圖分類號】U231+.91 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2017）06-0039-03

0 引言

隨著中國經濟的快速發(fā)展，城市化進程步伐逐年加快，城市人口不斷增長，城市交通壓力也日漸加大。然而，城市化的發(fā)展絕不能受困于交通所帶來的壓力，因此與我們傳統(tǒng)的地上交通相對應的地下交通就成為緩解城市壓力的新渠道[1]。這就是目前全國各經濟強市極力發(fā)展的軌道交通。地鐵具有舒適、便捷的特點，成為許多城市基礎設施的重要組成部分。截至2016年8月，全國已有43個獲得國務院批復的軌道交通建設城市，數量仍將逐年上升。

地鐵的動力來源于城市供電，耗能巨大。目前，全球性能源危機日益嚴重，其引發(fā)的環(huán)境問題也越發(fā)突出，地鐵作為能源消耗大戶，節(jié)能降耗對其來說勢在必行。在地鐵總能量消耗中，地鐵照明系統(tǒng)占地鐵電力系統(tǒng)總能耗的13%[2]，節(jié)能改造原動力巨大。

1 節(jié)電改造可行性分析

天津地鐵3號線全線共設26座車站，其中位于地下的車站有18座、處于高架位置的車站有7座、地面站設有1座，并設華苑車輛段、小淀停車場各1座。針對天津地鐵3號線無人值守變電所的運行現狀，本著環(huán)保節(jié)能的原則，考慮對地面及高架站所設置的變電所內照明進行改造，改造前提條件為在白天光線較好的情況下自然光能夠滿足變電所內亮度的需要，照度不低于100 LX[3]。經現場查看，具備改造條件的車站共計9座，占1/3。

改造后預期達到的效果：對位于地面站的變電所內的房間，在外界光線良好的情況下，工作照明在白天自動關閉，當進入夜間或白天光線較差的情況下，工作照明系統(tǒng)自動開啟，從而達到既保證可靠照明供電又能夠有效節(jié)能的效果。

改造項目中，在工作照明系統(tǒng)中增加智能控制開關，同時為保證可靠性與其并聯(lián)一套空開。此外，考慮變電所內設備運行的重要性，對應急照明系統(tǒng)不進行改造，以便發(fā)生突發(fā)事件時保證變電所內可靠照明。以符合條件的華苑車輛段變電所為例，設備間在白天工作照明斷開時照明情況如圖1、圖2所示。

2 低壓配電系統(tǒng)介紹

地鐵低壓配電系統(tǒng)根據用電負荷的重要性進行了分級，分為一級負荷、二級負荷、三級負荷[4]。

2.1 一級負荷

供電方式：從一、二段母線各引一路電源到設備附近，在設備末端設雙電源自動切換箱（相對集中的小容量一級負荷為節(jié)省投資而共用一個雙電源自動切換箱就近配電）。

一級負荷主要為車站內屏蔽門、通信信號設備、應急照明、主控系統(tǒng)、FAS、SCADA、自動售票、消防等設備提供服務。

2.2 二級負荷

供電方式：從一段或二段母線引一路電源，當所在母線故障時母聯(lián)開關投入，由另一母線供電。當電網只有一路電源時，允許將其從電網中切除（人工切除）。

二級負荷主要為通風機、污水泵、非疏散用自動扶梯、一般照明、設備房間及區(qū)間檢修電源等設備提供服務。

2.3 三級負荷

供電方式：由三級負荷總開關引來一路單電源，當一路總進線電源故障時自動被切除，人工復位，在火災情況下，FAS系統(tǒng)直接切除三級負荷總電源。

三級負荷主要為冷水機組、廣告照明、清潔等設備提供服務。

低壓配電系統(tǒng)示意圖如圖3所示。本次改造只涉及工作照明部分。

3 改造實施

天津地鐵3號線各車站均配有工作照明配電箱，配電間照明通過配電箱引出線，由各房間照明開關對其進行通斷控制。改造時可通過將節(jié)電裝置串接入配電箱上口電源進線處，即可實現對工作照明開通時間進行控制的目的。

時間控制器作為本次改造所需的重要元件，在電力行業(yè)已有很成熟的應用推廣，運行可靠，市場上可實現定時控制功能的裝置品類豐富，但多為整體封裝，設計也較為復雜，且功能過于多樣，產品價格也過于昂貴，如果全路網改造，造價過高[5]。供電中心利用本中心技術人員專業(yè)知識，進行自主設計研究，繪制圖紙，通過公司平臺采購物資，完成接線工作，最終組裝完成滿足要求的節(jié)電裝置。該節(jié)電裝置性價比高，功能針對性強，各元器件均為常用件，未封裝，后期維護也更為方便。

節(jié)電照明改造系統(tǒng)圖如圖4所示，此項改造只涉及電力專業(yè)配電間照明，故將節(jié)電裝置加裝在照明配電箱中電力專業(yè)配電間照明空開上口即可。

時間控制器根據設定值，使輔助開關于每日固定時間動作，從而控制照明回路的接通或斷開，以此來達到控制工作照明接通時間的目的。例如，夏季設置的情況為每日上午6：00關閉所內工作照明，下午18：00接通工作照明回路，這樣白天12 h的工作照明燈即可全部關閉，節(jié)約能源，工作照明關閉時長會根據季節(jié)有所調整。

如果出現時間控制裝置故障或陰天光照不足等情況，可在回路中增加旁路空開，串入回路中。當出現上述情況時，手動將旁路空開合閘，回路導通，這樣對變電所施工作業(yè)、巡視等工作并不會造成影響。節(jié)電照明裝置實物圖如圖5所示。

4 投資與收益

變電所內照明系統(tǒng)包含工作照明和應急照明2個部分，本次改造主要針對工作照明部分。經現場查看，具備改造條件的車站共計9個，包含312支燈管，并將各站電力專業(yè)配電間情況進行了統(tǒng)計。統(tǒng)計情況以3號線學府工業(yè)區(qū)站為例（見表1）。

本次3號線節(jié)電照明改造，所需物資包括時間控制器、旁路開關、接線端子排、外掛箱及安裝用導線若干等，所需物資費用共計11 796.9元。

對工作照明改造部分燈具以每盞燈40 W計，停電時間以平均8 h計，則每盞燈每年可節(jié)約電量為40×8/1 000×365=116.8 kW·h（即116.8度）。

3號線全線工作照明（可改造部分）共計312盞。根據目前電價，以0.8元/度計算，每年可節(jié)約電費116.8×312×0.8=29 153元。此為電力專業(yè)單條線路情況，隨著線路增加，以及后期通信、信號、機電等專業(yè)設備間均推廣后，節(jié)能效果更可觀。

5 結論

節(jié)約能源在國民經濟發(fā)展中有著重要的戰(zhàn)略意義。目前，全國城市軌道交通建設如火如荼，城市軌道交通系統(tǒng)中配置了大量的設備系統(tǒng)，有必不可少的行車類設備系統(tǒng)，也有為提高服務水平的輔助設備系統(tǒng)，能耗巨大。而地鐵作為耗能大戶，在城市軌道交通工程中必須考慮各系統(tǒng)節(jié)能問題，盡量降低這些設備系統(tǒng)的能耗，提出設備系統(tǒng)運行的節(jié)能模式，對整個行業(yè)乃至整個國民經濟具有重要意義。

參 考 文 獻

[1]田金園.淺析我國城市軌道交通現狀及發(fā)展趨勢[J].中國投資，2013（S2）：24.

[2]穆廣友.地鐵車站照明系統(tǒng)能耗分析及節(jié)能對策[J].城市軌道交通研究，2010（8）：35.

[3]莊金迅.城市地鐵站照明節(jié)能研究[J].鐵道標準設計，2010（4）：111.

[4]牟元秩.淺談地鐵低壓配電系統(tǒng)[J].鐵道建筑設計，

2010（增）：185.

[5]徐小寧.天津地鐵變電所節(jié)電照明改造[J].科技創(chuàng)新與應用，2014（8）：139.

[責任編輯：鐘聲賢]