地铁工程电气设计节能探讨

地铁工程电气设计节能探讨

王云龙

（广州地铁设计研究院有限公司天津市300070）

摘要：节能降耗是一项系统工程，节能设计是这项工程中一个极为重要的环节。而地铁是耗电量巨大、运行成本较高的行业，如何降低能耗、节约电源是地铁管理者最为关注的重点及难点。因此，我们要建立和健全节能设计理念，合理设计，实现经济运行。

关键词：地铁工程；电气设计；节能措施

引言

节能降耗是一项系统工程，节能设计是这项工程中一个极为重要的环节。而地铁是耗电量巨大、运行成本较高的行业，如何降低能耗、节约电源是地铁管理者最为关注的重点及难点。因此，我们要建立和健全节能设计理念，合理设计，实现经济运行。

一、节能设计的原则

1、满足地铁的功能

即满足照明的照度、色温、显色指数；满足舒适性空调的温度及新风量，也就是舒适卫生；满足上下、左右的运输通道畅通无阻。

2、考虑实际经济效益

节能设计应平衡初始投资与节能收益的关系，不能因为追求更节能而过高地增加建设资金，而是应该让增加的部分投资，能够在几年或较短的时间内通过节能减少下来的运行费用进行回收。

3、节省无谓消耗的能量

节能的着眼点，应是节省无谓消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥地铁功能无关的，再考虑采取什么措施节能。如变压器的功率损耗，传输电能线路上的有功损耗都是无用的能量损耗，又如量大面广的照明容量，宜采用先进技术使能耗降低。因此，地铁节能设计应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。

二、地铁工程电气设计节能措施

1、照明设计

（1）正常照明

1）基本原则本设计的照明主旨坚持绿色照明，本着节约能源，保护环境，有益于提高人们生产、工作效率和保护身心健康的照明原则。采用高效照明光源及灯具。控制上采用智能控制，以达到节能高效安全舒适的照明环境。

2）照度标准按现行国家标准《建筑照明设计标准》GB50034-2004执行。

（2）事故照明变电所、消防控制室、电信机房、中央控制室、中心机房、公共大厅、消防泵房、消防电梯前室等场所设置应急照明。

（3）疏散照明在门厅、电梯前室疏散楼梯间出入口处均设安全出口指示灯。楼梯间、疏散通道设诱导灯和出口安全指示灯。

（4）照明控制地铁运营控制中心大楼内的公共大厅、展厅、会议室、停车场等公共场所，在设计中采用了ABBi-bus系统，通过计算机集中控制，定时控制或关光感控制。在需要的时候将需要的区域实现开关，以节约能源和降低运营费用。

2、合理选择的变压器

目前国内各个地铁在运营时均存在了变压器容量过大问题，有些地铁车站在运营低峰期时，变压器的负荷率竟不足10％，在高峰期时大部分也都低于50%，这不仅增加了项目投资，而且造成电能的浪费，增加了运营成本。

下面对变压器损耗做一下分析：

变压器的有功损耗按下式计算：ΔP=P0+β2PK

式中：ΔP--变压器的有功损耗；P0---变压器的空载损耗；PK---变压器的短路损耗；β---变压器的负载率。

P0作为变压器的空载损耗，是由铁芯涡流损耗及漏磁损耗组成，其值与铁芯材料及制造工艺有关，与负荷大小无关，所以选用变压器时应选择节能型变压器。PK是变压器额定负载传输的损耗，它取决于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小，并与负荷率平方成正比。考虑综合初装费，变压器、高低压柜、土建投资及运行费用，又要使变压器在使用期内预留适当的余量，变压器最经济节能运行的负载率一般在75%--85%之间。所以在选择变压器容量时，应根据负荷情况，综合考虑投资和年运行费用，选取容量与电力负荷相适应的变压器，使其工作在高效低耗区内。因此，变压器选择时首先通过合理的负荷计算，选择合理的变压器容量及类别，达到节能环保的效果。

3、中压网络接线形式的选择

在地铁工程中压网络接线形式的选择时，以坚持合理分区、易于调度的原则。无论选取何种接线形式，都要注意电气设备和电力线路的能量损耗，进而达到节能的目的。目前，国内在地铁工程的电气设计中，常见的中压网络接线形式主要有：放射式、环网式等。从电气设计节能的角度进行分析，放射式中压网络接线中，电缆承担的总负荷相对较小，电力线路的损耗也明显降低，对于地铁工程供电系统的节能具有重要的作用。但是放射式中压网络接线中的电缆数量、电缆回路较多，总体投资也较大，其经济性相对较差，而且在工程项目运行中也存在能耗较高的弊端。环网式中压网络接线中，电缆数量相对较少，经济性能良好，但是电缆承担的总负荷较大，电力线路损耗也相对较大，其总体节能效果略差于放射式中压网络接线。但是环网式中压网络接线的可靠性较好，而且具有节省投资的特点，国内目前主要采用此种中压网络接线形式。

4、减少线路上的能量损耗

（1）应选用电阻率较小的材质做导线地铁用电线材质均采用铜芯，但同时也要贯彻节约用铜的原则。

（2）减小导线长度

首先，线路尽可能走直线，少走弯路，以减少导线长度；

其次，低压线路应不走或少走回头线，以减少来回线路上的电能损失；对于比较长的线路，除满足载流量、热稳定、保护的配合及电压损失所选定的截面外，适当加大一级导线截面。

（3）配电应深入负荷中心

某城市地铁1号线一期工程中，在某站配线上方设置有物业开发区，物业开发区宽度18米，长度约150米。在这个狭长区域布置有几十平、上百平不等的经营铺位，在为这些铺位提供可靠配电的同时，必须考虑减小线路损耗。因此，需将配电柜设置在整个物业开发区居中部位，这样，既可以缩短从正线变电所引出的干线电缆长度，又可以减少从配电柜到各铺位的电缆长度，从而有效降低线路损耗。

结语

在我国各大中城市全面加快地铁工程建设的背景下，我们一定要加强对于电气设计节能问题的研究，并且在设计工作中要综合分析经济、工艺、技术等方面的影响因素。另外，在地铁工程的电气设计节能中，要注重新型节能设备的研发和应用，并且积极引进外国的先进工艺和技术经验，从而构建具有中国特色的电气设计节能技术体系。

参考文献

[1]李宏毅，金磊．建筑工程电气节能[M]．北京：中国电力出版社，2004．

[2]中国航空工业规划设计研究院．工业与民用配电设计手册[M]．第三版．北京：中国电力出版社，2005．

[3]刘文正.城市轨道交通牵引电气化概论[M].北京：北京交通大学出版社，2012.

[4]王明生.城市轨道交通概论[M].北京：人民交通出版社，2009.