牛二兵

【摘 要】隨著城市軌道交通行業(yè)的不斷發(fā)展，地鐵在不斷滿足人們出行要求的同時，也要不斷提升自身的節(jié)能降耗水平，才能使整個行業(yè)健康發(fā)展。文章通過對低壓配電系統(tǒng)負荷的分析，提出通過減少配電間工作照明的開通時間，達到節(jié)能的目的。因此，自行設計節(jié)能裝置，并應用于滿足要求的配電間，效果明顯。

【關鍵詞】地鐵照明；低壓配電；節(jié)電裝置；照明設計；節(jié)電改造

【中圖分類號】U231+.91 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2017）06-0039-03

0 引言

隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市化進程步伐逐年加快，城市人口不斷增長，城市交通壓力也日漸加大。然而，城市化的發(fā)展絕不能受困于交通所帶來的壓力，因此與我們傳統(tǒng)的地上交通相對應的地下交通就成為緩解城市壓力的新渠道[1]。這就是目前全國各經(jīng)濟強市極力發(fā)展的軌道交通。地鐵具有舒適、便捷的特點，成為許多城市基礎設施的重要組成部分。截至2016年8月，全國已有43個獲得國務院批復的軌道交通建設城市，數(shù)量仍將逐年上升。

地鐵的動力來源于城市供電，耗能巨大。目前，全球性能源危機日益嚴重，其引發(fā)的環(huán)境問題也越發(fā)突出，地鐵作為能源消耗大戶，節(jié)能降耗對其來說勢在必行。在地鐵總能量消耗中，地鐵照明系統(tǒng)占地鐵電力系統(tǒng)總能耗的13%[2]，節(jié)能改造原動力巨大。

1 節(jié)電改造可行性分析

天津地鐵3號線全線共設26座車站，其中位于地下的車站有18座、處于高架位置的車站有7座、地面站設有1座，并設華苑車輛段、小淀停車場各1座。針對天津地鐵3號線無人值守變電所的運行現(xiàn)狀，本著環(huán)保節(jié)能的原則，考慮對地面及高架站所設置的變電所內(nèi)照明進行改造，改造前提條件為在白天光線較好的情況下自然光能夠滿足變電所內(nèi)亮度的需要，照度不低于100 LX[3]。經(jīng)現(xiàn)場查看，具備改造條件的車站共計9座，占1/3。

改造后預期達到的效果：對位于地面站的變電所內(nèi)的房間，在外界光線良好的情況下，工作照明在白天自動關閉，當進入夜間或白天光線較差的情況下，工作照明系統(tǒng)自動開啟，從而達到既保證可靠照明供電又能夠有效節(jié)能的效果。

改造項目中，在工作照明系統(tǒng)中增加智能控制開關，同時為保證可靠性與其并聯(lián)一套空開。此外，考慮變電所內(nèi)設備運行的重要性，對應急照明系統(tǒng)不進行改造，以便發(fā)生突發(fā)事件時保證變電所內(nèi)可靠照明。以符合條件的華苑車輛段變電所為例，設備間在白天工作照明斷開時照明情況如圖1、圖2所示。

2 低壓配電系統(tǒng)介紹

地鐵低壓配電系統(tǒng)根據(jù)用電負荷的重要性進行了分級，分為一級負荷、二級負荷、三級負荷[4]。

2.1 一級負荷

供電方式：從一、二段母線各引一路電源到設備附近，在設備末端設雙電源自動切換箱（相對集中的小容量一級負荷為節(jié)省投資而共用一個雙電源自動切換箱就近配電）。

一級負荷主要為車站內(nèi)屏蔽門、通信信號設備、應急照明、主控系統(tǒng)、FAS、SCADA、自動售票、消防等設備提供服務。

2.2 二級負荷

供電方式：從一段或二段母線引一路電源，當所在母線故障時母聯(lián)開關投入，由另一母線供電。當電網(wǎng)只有一路電源時，允許將其從電網(wǎng)中切除（人工切除）。

二級負荷主要為通風機、污水泵、非疏散用自動扶梯、一般照明、設備房間及區(qū)間檢修電源等設備提供服務。

2.3 三級負荷

供電方式：由三級負荷總開關引來一路單電源，當一路總進線電源故障時自動被切除，人工復位，在火災情況下，F(xiàn)AS系統(tǒng)直接切除三級負荷總電源。

三級負荷主要為冷水機組、廣告照明、清潔等設備提供服務。

低壓配電系統(tǒng)示意圖如圖3所示。本次改造只涉及工作照明部分。

3 改造實施

天津地鐵3號線各車站均配有工作照明配電箱，配電間照明通過配電箱引出線，由各房間照明開關對其進行通斷控制。改造時可通過將節(jié)電裝置串接入配電箱上口電源進線處，即可實現(xiàn)對工作照明開通時間進行控制的目的。

時間控制器作為本次改造所需的重要元件，在電力行業(yè)已有很成熟的應用推廣，運行可靠，市場上可實現(xiàn)定時控制功能的裝置品類豐富，但多為整體封裝，設計也較為復雜，且功能過于多樣，產(chǎn)品價格也過于昂貴，如果全路網(wǎng)改造，造價過高[5]。供電中心利用本中心技術人員專業(yè)知識，進行自主設計研究，繪制圖紙，通過公司平臺采購物資，完成接線工作，最終組裝完成滿足要求的節(jié)電裝置。該節(jié)電裝置性價比高，功能針對性強，各元器件均為常用件，未封裝，后期維護也更為方便。

節(jié)電照明改造系統(tǒng)圖如圖4所示，此項改造只涉及電力專業(yè)配電間照明，故將節(jié)電裝置加裝在照明配電箱中電力專業(yè)配電間照明空開上口即可。

時間控制器根據(jù)設定值，使輔助開關于每日固定時間動作，從而控制照明回路的接通或斷開，以此來達到控制工作照明接通時間的目的。例如，夏季設置的情況為每日上午6：00關閉所內(nèi)工作照明，下午18：00接通工作照明回路，這樣白天12 h的工作照明燈即可全部關閉，節(jié)約能源，工作照明關閉時長會根據(jù)季節(jié)有所調(diào)整。

如果出現(xiàn)時間控制裝置故障或陰天光照不足等情況，可在回路中增加旁路空開，串入回路中。當出現(xiàn)上述情況時，手動將旁路空開合閘，回路導通，這樣對變電所施工作業(yè)、巡視等工作并不會造成影響。節(jié)電照明裝置實物圖如圖5所示。

4 投資與收益

變電所內(nèi)照明系統(tǒng)包含工作照明和應急照明2個部分，本次改造主要針對工作照明部分。經(jīng)現(xiàn)場查看，具備改造條件的車站共計9個，包含312支燈管，并將各站電力專業(yè)配電間情況進行了統(tǒng)計。統(tǒng)計情況以3號線學府工業(yè)區(qū)站為例（見表1）。

本次3號線節(jié)電照明改造，所需物資包括時間控制器、旁路開關、接線端子排、外掛箱及安裝用導線若干等，所需物資費用共計11 796.9元。

對工作照明改造部分燈具以每盞燈40 W計，停電時間以平均8 h計，則每盞燈每年可節(jié)約電量為40×8/1 000×365=116.8 kW·h（即116.8度）。

3號線全線工作照明（可改造部分）共計312盞。根據(jù)目前電價，以0.8元/度計算，每年可節(jié)約電費116.8×312×0.8=29 153元。此為電力專業(yè)單條線路情況，隨著線路增加，以及后期通信、信號、機電等專業(yè)設備間均推廣后，節(jié)能效果更可觀。

5 結(jié)論

節(jié)約能源在國民經(jīng)濟發(fā)展中有著重要的戰(zhàn)略意義。目前，全國城市軌道交通建設如火如荼，城市軌道交通系統(tǒng)中配置了大量的設備系統(tǒng)，有必不可少的行車類設備系統(tǒng)，也有為提高服務水平的輔助設備系統(tǒng)，能耗巨大。而地鐵作為耗能大戶，在城市軌道交通工程中必須考慮各系統(tǒng)節(jié)能問題，盡量降低這些設備系統(tǒng)的能耗，提出設備系統(tǒng)運行的節(jié)能模式，對整個行業(yè)乃至整個國民經(jīng)濟具有重要意義。

參 考 文 獻

[1]田金園.淺析我國城市軌道交通現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].中國投資，2013（S2）：24.

[2]穆廣友.地鐵車站照明系統(tǒng)能耗分析及節(jié)能對策[J].城市軌道交通研究，2010（8）：35.

[3]莊金迅.城市地鐵站照明節(jié)能研究[J].鐵道標準設計，2010（4）：111.

[4]牟元秩.淺談地鐵低壓配電系統(tǒng)[J].鐵道建筑設計，

2010（增）：185.

[5]徐小寧.天津地鐵變電所節(jié)電照明改造[J].科技創(chuàng)新與應用，2014（8）：139.

[責任編輯：鐘聲賢]