地铁车站供配电及照明系统节能分析与措施

2021-04-25熊洁

建材与装饰 2021年11期

熊洁

（广州市市政工程设计研究总院有限公司，广东广州 510060）

1 地铁站供配电与照明系统节能分析

1.1 照明系统节能分析

由于特殊的地理环境，必须依靠供配电系统与照明系统来保证地铁站的正常运行。但是地铁供配电系统和照明系统在1d 内的电力消耗数量惊人，大约占据地铁系统中总消耗的1/3，所以必须在保证地铁正常运行的情况下进行必要的节能改进措施，减少地铁站供配电和照明系统的能耗。

在进行节能分析的过程中，必须选择科学准确的参考指标进行判断，通常情况下，照明功率的密度值可以直接反映照明系统的实际能耗[1]。我国目前对于城市轨道交通照明系统的规定依据照明功率密度值作为衡量标准。在检测的过程中，由于无法检测照明平均照度值，需利用功率密度值检测与照度值计算公式进行计算。根据相关的实验结果显示，目前地铁站照明系统的平均照度都超过相关标准。

在针对地铁站公共区域照度值检测的过程中，采用LED 照明灯光技术，可以保证照明度符合国家标准的同时，极大地节约能耗，进一步说明LED 照明技术作为节能减排的重要措施需要大力推广，但是由于LED 照明光衰问题比较明显，必须定期检测，以满足地铁站照明系统的要求，维护地铁站安全稳定运行。

1.2 供配电系统节能分析

1.2.1 供配电系统节能部署组件存在问题

由于供配电系统当中的供电组件功率较大，电力资源消耗较大，而进行节能部署工作中，传统的人工监管供电组件模式职能保障其运行安全，却对节能部署无法起到作用，而贸然在供配电系统加入检测组件，在实际运行当中就容易发生运行错误，如果损坏还会导致供配电系统负责单位经济的损失，甚至是供配电运维人员的伤亡。

1.2.2 供配电系统节能部署意识存在问题

在供配电系统自动化中存在人员节能意识不足的问题。在供配电系统自动化普及推广之后，缺乏相对应的操作规章流程，供配电系统自动化的运维人员往往会忽视供配电系统的节能部署调节，就会产生资源浪费问题。进而影响地铁整体运行情况，造成不必要的电力资源浪费，阻碍地铁节能环保工作的进行。

2 地铁车站供配电与照明系统节能措施

2.1 低压设备在线监测系统

在地铁车站供配电与照明系统节能部署当中，最重要的便是地铁车站当中的输电线路，我国地铁标准电压规定为DC750V 和DC1500V 两种，而居民地铁车站用电的电压只有220V，地铁车站的供配电系统功率也较普通电机的功率高，电力能源消耗也更大。以往的地铁车站供配电与照明系统当中往往通过人工检查的方式定时对地铁车站进行检查，以保障其正常运行，但在节能部署上却缺乏监管[2]。并且定期人工检查的形式还容易存在疏漏，容易由于电流过大出现过载或者短路。尽管目前的地铁车站供配电系统中部署空气断路器，但空气断路器也需要定时开关操作，不然其中产生的静电会干扰空气开关的运行，产生安全隐患。并且空气开关能够智能保障短路情况下供配电系统的安全，而不能节约电力资源。设置一套低压设备在线监测系统，系统包括设备在线监测子系统、设备故障预警及状态评估子系统和设备信息管理子系统。通过对变电所和环控电控室配电设备的设置断路器录波装置、光纤光栅温度传感器等设备，以实现站内所有低压一次设备在线监测和带电检测数据的汇集、综合分析、监测预警、故障诊断、数据展示、存储和格式化数据转发等功能，提高配电系统安全、稳定运行，提高设备的运行维护和管理水平。地铁车站中央处理器可以实时监测地铁车站内的电流数据，在发生短路或过载时对相关区域的电路进行断路处理，以保障用电安全。除此之外，中央控制室还可以根据地铁车站实时的运行情况对供配电系统进行节能优化。

2.2 充分运用自然光的设计来减少照明系统的使用

在地铁车站大厅光照设计的过程中，通过增加智能自动调光系统，能够保证对大厅地面的光组模块以及对应的传感器进行实时监控，并且根据大厅内部人员密集度等其他指标来合理调节光照度，实现照度自动控制，优化车站大厅的照度控制。在建设地铁车站的过程中，可以在地铁站以及周边的建筑中引入自然光源，这样增强提高室内采光的效果，提升地铁站的光照亮度。同时，自然采光的光线更加柔和[3]。另外，引入自然光线的同时，可以增强室内的通风效果。自然采光设计以及不同的透光材料之间的结合，能够让地铁车站的屋顶更具有灵动感，也能够更好的保证建筑设计呈现出优美、变换的特点。自然采光的设计能够形成光影交错的感觉，进而为整个空间内部提供光影变化，增强光线艺术表现张力。而且，能够让光线不会直接射入室内，这样投影在地铁车站的表面上就会形成错落有致的光斑，增强室内空间的明朗质感。由于太阳光折射形成的光影图案也能够让整个地铁车站的空间表现更加的活跃。

2.3 照明控制

智能照明系统控制的范围主要包括：公共区、出入口通道一般照明、出入口飞顶一般照明、设备区照明、一类导向照明、站台板下安全照明等。系统主要由中控台（含软件）、调光模块、开关模块、照度传感器、红外传感器、控制面板及通信总线等组成，实现站厅站台公共区、出入口通道普通照明的调光控制，飞顶照明及路灯的开关控制，设备区照明、一类导向照明、站台板下安全照明的开关控制。根据车站工作、节电需要实现的各种运营需求调节现场照明场景，数据通过现场总线上传至综合监控。

智能照明分区：运营时根据功能划分为流动区、转换区、广告区，站台划分为流动区、转换区、站台门区，出入口划分为飞顶区域、渐变区、流动区；停运时考虑节能需要将站厅站台分成多个小区域，根据运营需要开启相关区域照明。

2.4 优化广告照明

在地铁站随处可见广告灯箱，并且这些灯箱的照明度通常在2000lux 以上，这样才能够保证吸引人们的目光，在短时间内起到宣传作用。但是这样的照明亮度对于电力能源的消耗非常严重，尤其是广告灯箱产生的光辐射会严重影响地铁车站内部空间的限制。例如广东某地铁线照明设备总容量为496.5kW，广告照明负荷为181kW，占总照明设备负荷的36.5%，可见广告照明是地铁车站照明系统的能耗大户。针对这样的问题可以利用LED 侧光源上下对打的方式进行节能，一般轨道内部灯箱尺寸比例为3.2m 宽，1.6m 高，0.22m 厚，所以需要总共60 颗LED 灯管，分为上下两排安装。这样的安装方式可以有效节省能源，并且还能够最大化灯箱的亮度，更好地进行宣传与推广。

2.5 空调配电节能调控

城市整体温度、湿度、亮度也伴随着季节、天气和时间的变化而变化，地铁车站当中空调系统与照明系统如果一成不变就很容易造成电力资源的浪费。结合电气工程自动化技术的地铁车站供配电与照明系统节能部署，可以通过温度、湿度、亮度传感器，配合自动化中央空调以及采光照明设备来进行地铁车站温度、湿度、亮度的智能调控，以保证城市轨道公共交通乘客能够得到适当的照明[4]。除此之外，地铁车站还应当采用LED 照明取代白炽灯。LED 照明与传统的白炽灯及其他光源的发光原理相差很大，LED 发光原理是电流通过导线作用于半导体晶片，相较于传统白炽灯的加热灯丝产生光辐射发光方式而言，LED 的半导体晶片发亮原理更安全节能，具体对比参数如表1 所示。

表1 白炽灯与LED 参数

2.6 增强地铁车站工作人员节能意识

地铁车站工作人员供配电系统与照明系统的节能意识，就需要给地铁车站工作人员开展定期的地铁车站供配电与照明系统节能意识培训。将按流程作业、节能环保的理念深入到每一位地铁车站工作人员的心中。通过科学方法分析浪费能源、缺少节能意识的危害，同时指出当下地铁车站供配电系统与照明系统节能部署的重要性，潜移默化地影响地铁车站供配电系统与照明系统中的安全节能操作风气。确保地铁车站供配电系统与照明系统工作人员的节能意识足够，以及地铁车站供配电系统与照明系统节能部署工作高效稳定开展。