关于地铁工程电气设计节能的研究

2018-12-17林嘉泳广州市第二市政工程有限公司广东广州510060

中国房地产业 2018年23期

文/林嘉泳广州市第二市政工程有限公司广东广州 510060

地铁工程电气设计节能是一项系统且实际要求相对比较高的实践性工作，致使地铁工程电气设计节能具备一定的特殊性，同时也是地铁工程中不可或缺比较关键的一个环节。地铁工程是一个需要巨大电量作为支撑，并且运营成本相对比较高的行业，将能源消耗降到最低化、有效节约电源成为地铁相关管理者最为关注的难点课题。因此，必须树立正确的节能设计理念，合理使用设计，从而真正实现地铁经济运行。

1、地铁工程电气设计节能工作基本概述

地铁工程中电气节能具有很大的发展空间和潜力，所以在工程设计过程中应对其进行精准的计算和精心的筹划。在选择节能相关设备时，必须对节能设备的原理、性能以及实际使用效果进行全面的了解分析，然后从技术以及经济角度等多方面进行详细的对比，然后选取最佳的节能设备，从而真正达到节能降耗的目的。除此之外，节能降耗其实是一项比较系统且复杂繁琐的工程，而节能设计是这项工程中无法替代且极为重要的一个环节。电气节能设计工作主要重点在于是否梳理正确的节能设计意识。在工程中进行合理设计，从而真正实现经济运行。因此，在未来工程设计的过程中，相关设计者在进行设计时要结合现有的节能措施，并且对相关工作经验进行总结，为创新节能技术奠定良好基础。

2、地铁工程电气设计节能的基本原则

在地铁工程的实际设计过程中，必须对各种技能措施进行全面的分析和了解，始终坚持综合考虑的工作原则，尽可能的满足于电气设计节能的各种需求，从而保证相关电气设备的节能运行。对地铁工程电气设计节能的基本原则进行综合的分析，其主要表现为以下几个方面：

2.1 对地铁工程项目的实际经济效益进行充分的考虑

在地铁工程的电气设计节能的过程中，必须对地铁工程所在地的社会经济状况进行综合考虑，同时还要对工程项目的实际经济效益进行全面的分析。各种节能的有效措施在地铁工程中广泛运用，势必会使工程的整体投资成本变大，而节能相关设计人员必须对这部分成本进行综合考虑，计算其需要在多久的时间内才可以收回成本。只有在保证地铁工程项目实际经济效益的前提下，才能严格按照相关规范以及标准要求对其进行合理的电气节能设计。

2.2 满足地铁的基本功能需求

地铁工程涉及的内容比较广，并且对各个方面的要求也相对比较高，例如照明度、舒适度以及通风性等，对于此，地铁工程在电气设计节能中，必须对这些基本功能进行全面的了解，并且设计是建立在满足其基本功能实际需求的基础之上，然后合理运用各种节能工艺以及有效的技术措施，从而保证地铁工程项目畅通无阻的运行。

2.3 节省不必要的能量消耗

在地铁工程电气设计节能中，必须对整个地铁工程进行全面的分析了解，从而寻找节能设计的关键点，也就是说地铁工程什么地方有必要采取节能措施，什么地方不能节省能耗。尤其是在地铁工程关键环节设计时，设计人员在设计过程中必须对经济、合理、实用等因素以及施工工艺和先进的技术手段进行充分考虑，并且将其贯彻落实到整个设计过程，从而保证电气设计节能方案的可行性和合理性，以免出现盲目追求能耗降低的现象。

3、地铁工程电气设计节能的有效措施

3.1 照明系统的节能设计

3.1.1 对照明光源进行合理的选择

在地铁工程项目之中，必须使用大量的照明设备进行照明，这些照明设备也是地铁工程中能量消耗的最大的一个环节，因此，必须对根据实际情况对照明光明进行合理的选择。现阶段，我国在地铁工程设计中，主要使用T5/T8等型号的直管荧光灯作为照明光源，这种类型光源本身的光效与其他光源对比占据一定的优势，并且配套灯具的生产技术也已步入成熟阶段，但是其并不是那么的完美，仍然存在一些弊端，例如能量消耗比较大。对于此，地铁工程在选择照明光源的时候，必须根据工程的实际情况，从而选择节能效果比较好且具有一定优势的灯具，例如发热量相对比较小、使用寿命比较长且维护成本相对比较低的LED照明灯具，其节能效果要比传统的荧光灯效果好。

3.1.2 智能照明控制系统的设计

随着我国社会经济的不断发展与进步，人民的物质生活水平得到相应的提高，并且对公共场所的照明系统提出更多更高的要求标准，因此，在地铁工程的电气设计节能中，必须对智能照明控制系统的设计问题进行全面的分析了解。地铁车站中的人流量虽然相对比较大，但是其因为各种因素的影响致使其具有高峰和低谷之分，如图1所示，根据人流量的实际变化情况分析得出，人流量的大小对照明系统的照度要求也大不相同。鉴于此，在地铁工程电气设计中，尽可能的设置一些多回路配电，从而构建出一套科学且合理的智能照明控制系统，从而满足于大部分乘客对地铁现场照明环境的实际要求。但是在智能照明控制系统的设计过程中，极有可能遇到一些无法避免的复杂问题，例如投资成本变大、实际操作繁琐等等，故而，相关设计工作人员必须对工作照明、节电照明设备的比例进行合理的分配。

图1 地铁人流量高峰期

3.2 供电系统的节能设计

3.2.1 主变电所设置、主变压器容量的设计

在地铁工程的电气设计节能中，必须根据地铁工程的实际状况，对主变电所进行科学合理的设置，如果一切条件允许的情况下，可以将主变电所甚至在两条电力线路的交汇点，并且与供电主线路的位置比较接近，从而保证电力资源的共享，促使其真正达到预期的节能效果。由于地铁工程的线路相对比较长，并且每条线路都可能存在多条线路重叠的现象，如图2所示，因此，尽可能将主变电所的位置设置在供电范围的中心位置，从而保证不同主变电所承担的负荷距离大致相同，将电力在传输过程中的能量消耗降到最低。例如：地铁工程项目对主变压器容量进行谁的过程中，必须对符合进行科学合理的计算。一般情况下，我国将用电负荷的功率因数设定在0.85，但是现阶段我国地铁工程所使用的弱电系统设备都是自带UPS装置，并且UPS系统装置中自带无功补偿装置，但是其功率因数基本上都在0.95以上，因此，在对负荷进行计算时，弱电用电符合的功率因数最好设置在0.95或者是更大，在进行负荷计算时，需要根据实际情况进行合理的取值。

图2 地铁工程多条线路重叠实况

3.2.2 中压网络接线形式的选择

在地铁工程关于中压网络接线形式选择时必须始终坚持合理分区和易于调度的原则进行合理的选择。无论选择什么样的中压网络接线形式，首先要做的就是对电气设备和电力线路的能量消耗进行全面的分析了解，从而真正达到预期节能的效果。近些年来，我国在地铁工程的电气设计节能中，中压网络接线形式主要分为放射式以及环网式等。从电气设计节能的角度出发对中压网络接线进行全面分析，合理运用放射式中压网络接线，致使电缆所承担的总负荷逐渐变小，并且电力线路的损耗也在慢慢的降低，从而保证地铁工程供电系统的节能工作顺利开展。但是，放射式中压网络接线中的电缆数量以及电缆回路比较多，并且总体投资的成本比较大，除此之外，经济性并未达到预期的效果，并且地铁工程项目在正常运行的过程中消耗的能源比较大。但是环网式中压网络接线与之相反，其电缆数量使用比较少，并且经济性能相对比较好，但是电缆承担的总负荷相对比较大，且电力线路损耗过大，节能效果没有放射式中压网络接线的效果好。由于环网式中压网络接线具备可靠性和节省投资等特点，所以我国在地铁工程中主要采用这种中压网络接线形式。

3.3 环控系统的节能设计

在地铁工程电气设计节能中，耗电能力比较大的一项就是环控系统，同时也是合理运用节能措施的重点。一般情况下，地铁工程的环控系统主要包括隧道通风系统以及车站空调通风系统等，而车站空调系统主要包括车站设备管理用房以及排烟系统等多个部分组成，隧道通风系统主要由排烟以及通风系统等诸多部分组成。现如今，我国地铁工程主要采用变频调速技术对环控系统进行节能设计，从而保证能源消耗降低，对电气设备的运行状况进行改善。在地铁工程的环控系统设计中，车站设备管理用房中的空调通风系统本身的容量比较少，并且隧道通风系统一般情况下不会运行，从而致使变频调速技术无法发挥自身的作用。在制冷、制热空调循环水系统中，其使用的电气设备所消耗的能量和符合比较大，因此，必须结合设备的实际运行状况对变频调速技术进行合理的应用。一般情况下，地铁工程中的隧道机每天只在早上开启1--2个小时，但是环控系统的设计容量却远远超出预期效果，从而导致隧道风机运行过程中的能源消耗过大。因此，对地铁工程环控系统进行设计时，要充分考虑隧道风机运行的季节和工况等因素，结合变压器本身的过载能力对变压器进行选择。地铁环控主要采取空调季节、阻塞以及火灾等运行模式，由于运行模式大不相同，其所使用的电气设备也大不相同，因此，在设计时必须对这些进行充分的考虑分析。

3.4 合理运用太阳能发电

近年来，太阳能凭借自身的独特优势特点，如能源丰富、就地开发利用，不需要运输、绿色环保等，成为社会应用最广泛、最有发展前景的新型能源。太阳能在实际工程的运用成功的案例数不胜数，并且技术早已步入成熟阶段。鉴于此，在地铁工程比较适合的场所引用太阳能发电是相对可行的。太阳能自身的发电容量相对比较小，因此必须对建筑物的电热设备以及室内外照明进行全面考虑，看其是否适合使用太阳能发电。节约能源主要是用各种先进金属手段对设备能耗降低，或者是合理运用太阳能、风能等方式的能源代替原有的能源，从而保证能源消耗降到最低。根据地铁工程的实际情况，合理利用太阳能、风能等诸多新型能源，从而保证地铁工程电气设计节能取得预期的效果。例如某地区是一个太阳能资源相对比较丰富地区，所以在停车场大库屋顶以及室外照明等诸多地方可以合理使用太阳能资源，从而保证地铁工程项目可持续发展以及绿色环保节能。但是现如今太阳能技术也存在一些不足之处，就是受气象季节因素影响，冬季太阳能的利用率比较低，因此，为了保证地铁工程项目中用电设备的可靠性，必须对供电系统向用电设备另外敷设供电线路进行合理的设计，从而保证供电系统正常运行以及用电的安全性和可靠性。