城市轨道交通变配电设计中的节能技术

张静

摘 要：城市轨道交通系统是一个城市发展进程中必不可少的配套设施之一。在设计城市轨道交通系统实际实施方案的过程中，除了要按照城市发展的需求进行合理的规划之外，还要强化节能技术在变配电系统中的应用，从而切实提高整个城市轨道交通系统的运行效率。节能技术主要应用在供电系统的节能设计、设备的选择以及节能，还有变配电损耗优化这三个方面，但是在将相应的节能技术应用在实际城市轨道交通系统的变配电系统前，要通过模拟化实验验证相应技术的可行性，在确保相应的节能技术不会影响变配电系统正常运行的前提条件下，才能将相应的节能技术应用在实际的城市轨道交通系统中。

关键词：城市轨道交通系统;节能技术;实际应用

引言：

城市轨道交通主要是指在城市中使用车辆在固定的导轨上行驶，应用于城市客运的交通系统。由于轨道交通系统的运行速率快，而且由于所有车辆都是在轨道上行驶，不存在堵车现象，能够为城市运输大量的客流，从而缓解整个城市的交通运输压力，而且使整个城市的交通体系能够始终维持在一个较高的运行水平。但是，由于城市轨道交通系统主要是电力驱动的，为了确保整个城市轨道交通系统的正常运行，每天都要消耗大量的电能，所消耗的电能占到了城市轨道交通系统总运营成本的40%左右。所以，在建设节约型社会理念的推动下，要依托切实可靠的节能技术，对城市轨道交通中的变配电系统进行优化升级，从而进一步降低耗电量占据总运营成本的比例。

一.节能技术应用的原则

（一）大容量化

变配电系统在大容量化的技术革新主要体现在两个方面：其一，使用单系统作业时回路元件的连接方式，还有多套变配电子系统协同作业时的连接方式。因为变配电系统所使用的元件在生产过程中会存在一定的误差，使用的越多，系统的稳定性就会越低，从而阻碍了轨道交通系统的工作效率，使整个轨道交通系统的能耗增加。在单系统作业的基础上，开发多套变配电子系统协同作业无疑是扩容的解决方法，基于多个可以正常工作的子系统，组合成一套容量高的变配电系统[1]。

（二）负载匹配

现如今，轨道交通系统得到了广泛的应用，而且可以根据城市发展的实际需求，设计出独特的规划方案，随着整个轨道交通系统的变化，要针对不同规模的轨道交通系统，对整个变配电系统做出相应的调整，从而保证在实际使用时的可靠性。

（三）智能化控制

在我国科技研究不断发展的前提下，控制智能化逐渐成为其中的技术核心，保证轨道交通系统正常运行，同时提高人工智能的普及率，是未来技术的必然走向。新型变配电系统的开发走向必然是人工智能化操作，只需要提前设定参数，电脑就能自主运行，并且能够定时排查整个轨道交通系统存在的安全隐患[2]。

（四）质量控制

质量控制对改造变配电系统而言十分重要，会影响到整个变配电系统在实际使用中的效率问题，如果经过优化后的变配电系统的质量无法得到切实的保障，就会导致整个变配电系统所覆盖的轨道交通无法正常运行，而且由于相应节能技术使用的不规范，很容易导致整个轨道交通系统的崩溃。所以，对优化变配电系统过程中的质量控制工作是十分必要的。

二.节能技术在变配电系统中的应用

（一）主变电所以及主变压器容量确定

主变电所的选择是优化整个变配电系统的核心内容之一。主变电所作为整个变配电系统的核心，实际承载着整条轨道交通线路电能的供应，为车辆正常形式提供电能保障，主要的变电模式是将一次侧电压等级为110KV的电能降压为35K的电能，然后从二次侧输出。为了确保每个主变电所工作效率的最大化，要对整个城市的轨道交通网络进行严密的分析工作，要采取实地考察计算，以及计算机模拟化运行相结合的模式，切实提高主变电所设置节点的选择。在实地考察的过程中，要着重记录两条轨道的交汇点，并进行相应的记录，然后结合软件对整个轨道交通网络进行仿真运行，从而优化整个城市轨道交通网络中主变电所点位的设置，最终达到资源共享，提高主变电所电能的使用效率，减小电能在传输过程中的损耗，从而达到节能的目的[3]。

除此以外，对主变压器容量的选择也至关重要。传统选择工作的开展以人工计算为主，并根据计算得到的数值选择容量大一个等级的主变压器容量，主要目的是为了保障变压器的额定载荷要大于实际线路的最大载荷，从而避免变压器由于瞬时过电流而被击穿，但是人工计算得到的结果不准确，导致所选择的主变压器规格过大，造成电能的损耗。所以，要优化轨道交通系统相关电力参数计算的准确性，从而使所选择的主变压器容量能够在维持整个轨道交通系统正常运行的基础上，将能耗降至最低。

（二）中压网络电压等级以及接线行驶的选择

为了能够切实降低整个轨道交通系统的能耗，需要根据实际用电负荷以及供电的举例，合理的确定出中压网络的电压等级。

由于中压网络的电压等级和线路的损耗是成反比的，也就是说，整个系统中中亚网络的等级越高，整个系统线路的损耗就越小。但是随着中压网路电压等级的提升，相应设备的成本也会有所提升，所以出于减小系统电能损耗的目的，要优化变配电系统中中压网络的选择，优化选择方案。在确保整个轨道交通网络体系正常运行的情况下，从线路系统方面入手进行优化，裁剪掉不必要的电力线路，缩减整个变配电系统的建造成本，并将节约出来的资金购置电压等级更高的中压网络，从而促使整个变配电系统的能耗能够进一步下降。而对中压网络接线方式的选择而言，针对不同的轨道交通系统，要采取不同的接线方式，如果在资金充裕的前提条件下尽量選择放射式接线，虽然放射式接线的投资较高，而且整个接线流程较为复杂，但是采用放射式接线可以有效的降低整个电力线路的损耗，从而达到节能的目的[4]。

（三）无功补偿措施

无功补偿措施主要是针对整个变配电系统中的感性负载采取的。由于整个变配电系统中感性负载的无功容量较大，所以产生的无功损耗也较大，为了降低整个变配电系统的无功损耗，要在主变电所设置相应的有源滤波装置，从而起到谐波治理，电压补偿和无功补偿的作用，最终达到节能的目的。

三.结束语

对变配电系统的改造升级工作是节能技术应用的主要领域。在实际优化变配电系统设计方案的过程中，首先要确定主变电所设置以及主变压器的容量，进行定性分析，选择匹配度最高的变压器型号。其次，还要对电缆敷设的方式进行优化，选择最佳的敷设方式，使变配电系统二次侧输出的电能在传输过程中的损耗降至最低。最后，还要对主变电所采取相应的无功补偿措施。

参考文献：

[1]陈宁. 城市轨道交通变配电设计中的节能技术[J]. 电子技术与软件工程， 2018（9）.

[2]杨旋. 城市轨道交通供电系统设计过程中的成本控制[D]. 西南交通大学， 2009.

[3]杨庆. 城市轨道交通中地下车站动力照明供电方案比较[J]. 铁道标准设计， 2004（6）：93-95.

[4]周伟志. 城市轨道交通供电系统谐波渗透分析[J]. 世界轨道交通， 2010（5）：52-53.

作者简介：

（1984-），女，汉族，陕西省西安市，大学本科，助理工程师，从事变电设备检修技术管理等工作;