地铁车站供配电及照明系统节能分析与措施

2018-12-07刘润

设备管理与维修 2018年11期

刘润

（昆明地铁建设管理有限公司，云南昆明 650000）

0 引言

地铁建设的投资成本很大，据资料显示，2010年至2015年地铁的建设成本将超过万亿元人民币，但同时也带来严峻的能源消耗问题，比如电能，根据有关数据显示，地铁消耗的电能占到投资成本的3成以上，可见耗电量巨大。

在地铁车站的建设中，要合理设计照明系统，一方面能够减少能源消耗，另一方面能够满足出行人员对照明的需求，为人们创造明亮舒适的地下环境。但照明系统设计若是管控得不科学，将会带来严重的能源消耗问题。比如在北京、上海等城市，地铁车站实际运营中照明系统的能源消耗大大超过我国相关文件的明文规定，消耗情况严重超标，已经引起相关部门的重视。

1 地铁供配电系统的能耗分析

地铁运行中安全是第一位的，供配电系统的完善对于地铁建设来说尤为重要，因为供配电系统是地铁安全的重要能源保障，它在地铁运行中保障着照明、消防、给排水、通信等重要的运行环节，每个环节的能源消耗都不可小觑。

1.1 电源侧

供电系统若采用集中的供电方式，则地铁的电源来自地铁专用主变电所的有区别的线段；供电系统若采用分散的供电方式，则地铁的电源来自配电系统的开关站。供电系统不分方式都能够为地铁的安全运行提供相互不干扰的独立电源，而且提供用电的条件，保障地铁能够在绝对安全的情况下满足人们的出行。

1.2 变电所电气主接线和运行方式

地铁变电所的设立是依据车站建设的规模大小而设立的，降压（跟随）变电所供配电系统主接线图如图1所示。

低压配电采用AC 380/220 V三相四线制，放射式为主，树干式为辅的配电方式。在运行正常时断开母联断路器，同时保证两路电源的运行，单台变压器正常负载保持在70%。如果运行中出现故障问题，那么需要根据具体情况采取有效措施。如果任一路进线出现失压问题，那么需要断开QS1（或QS2），自动投入QS3，断开K1、K2，将三级负荷电源切断，保证一二级负荷能够正常运行；如果QS1（或QS2）供电恢复，那么自动复位QS3，三级负荷供电可正常恢复，PSCADA或就地合上K1，K2。环控电控柜一级负荷进线开关 HA11（HB21），HA12（HB22）与母线分段开关 HA13（HB23）联锁，仅当 HA11（HB21），HA12（HB22）任一断路器失压断开时 HA13（HB23）自动投入，当 HA11（HB21），HA12（HB22）恢复供电时，HA13（HB23）自动复位。

图1 变电所供配电系统

2 地铁车站照明供电系统的安全可靠

地铁车站的照明系统犹如地铁的眼睛，为人们创造良好的照明环境而存在。地铁车站的照明系统有正常照明、应急照明2个系统，比重占得较高的当属正常照明系统，因为正常照明系统易出事故，稍有不慎会造成严重的事故。在人员密集的地铁车站照明系统是否安全可靠，在一定程度上决定了人们生命财产的安全。因此，提高地铁车站照明供电系统的可靠性与安全性尤为重要。这就要求照明系统尽可能的应用交叉配电的方法，也就是挨着的照明设施连接独立的电路，分别来自于不同的照明总箱，电源也是相互独立存在的，这样即使紧紧挨着的照明设施也是连接2个独立的电源，一旦发生短路的突发情况，也不至于造成整个照明系统的失效，从而降低事故发生频率，保证地铁车站照明系统的安全可靠。

3 地铁车站供配电照明系统节能的策略

以某城市的交通轨道规划的路线为例，在地铁车站供配电照明系统中，包括给排水系统、照明系统、通讯通信系统，从实际的运行情况分析，即使在地铁车站的初期，车站内的耗电设施都开在全功率，还有很大的剩余空间。因此地铁车站供配电照明系统的节能规划措施是能够行得通的。

3.1 有效控制站厅照度

站厅的照明系统若能够科学的管理，将会对能源的节能优化起到良好的效果。比如有效控制站厅的照度，设置站厅的智能化自动调节系统，组合调光模块和照度传感器一起科学的配合调节，根据各个地点人员的多少进行自动调节，以此来达到节能减排的绿色环保目标。

3.2 合理利用自然光

在地铁及车站的建设中若能考虑合理利用自然光，比如太阳光，将会有效地实现绿色建筑的目标。首先，自然光是可再生的自然资源，有效利用能够满足室内良好的采光，创造明亮的室内环境；其次，自然光不会枯竭，有效利用能够减少其他能源的消耗，但是要注意引入自然光的平衡，否则就导致空调系统的能耗增加，将不利于环境的改善。

3.3 控制广告照明

地铁中的广告照明往往被人忽视，但是其耗电量是很大的，能占到总耗电量的1/3以上。究其原因，地铁是在地下环境中运行的，广告中用到的灯箱常常整天运行，而且照度要达到一定的量才能充分发挥广告的宣传效果。因此，地铁中广告照明灯箱的耗电量很大。要想减低能耗，就要优化广告照明设施，控制广告照明设施的耗电量，比如采用LED（Light Emitting Diode，发光二极管）点阵光源的形式，在起到广告宣传作用的同时也能有一定效果的减低能耗的效果。

可以采用LED侧光源上下对打的形式实现（图2），按一般轨道内灯箱尺寸3.2 m（宽）×1.6 m（高）×0.22 m（厚）计算，采用点间距为10 cm的侧光灯，每颗灯的功率为2 W，总功耗为0.12 kW。

3.4 合理布置灯具、选用节能灯具

在地铁中合理地布置灯具对于节能减排来说非常关键。地铁出行已经是人们重要的交通工具，比如根据高峰低谷的客流量资料分析，在地铁车站的等待上车时间稍长，10 min有限，下车的时间控制在3 min左右。所以根据人们停留时间对照明的需求，在车门处合理布置灯具很重要，而在人们很少停留的中间位置可仅留存少量的照明设施，保证照明效果即可。除此之外，还要选用节能灯具，虽然价格稍高，但是从长远考虑，节能灯具具有的节能降耗特点，是符合绿色环保要求的。