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(shí)，也要不斷提升自身的節(jié)能降耗水平，才能使整個(gè)行業(yè)健康發(fā)展。文章通過對(duì)低壓配電系統(tǒng)負(fù)荷的分析，提出通過減少配電間工作照明的開通時(shí)間，達(dá)到節(jié)能的目的。因此，自行設(shè)計(jì)節(jié)能裝置，并應(yīng)用于滿足要求的配電間，效果明顯。

【關(guān)鍵詞】地鐵照明；低壓配電；節(jié)電裝置；照明設(shè)計(jì)；節(jié)電改造

【中圖分類號(hào)】U231+.91 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2017）06-0039-03

0 引言

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程步伐逐年加快，城市人口不斷增長(zhǎng)，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(lái)的壓力，因此與我們傳統(tǒng)的地上交通相對(duì)應(yīng)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(guó)各經(jīng)濟(jì)強(qiáng)市極力發(fā)展的軌道交通。地鐵具有舒適、便捷的特點(diǎn)，成為許多城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。截至2016年8月，全國(guó)已有43個(gè)獲得國(guó)務(wù)院批復(fù)的軌道交通建設(shè)城市，數(shù)量仍將逐年上升。

地鐵的動(dòng)力來(lái)源于城市供電，耗能巨大。目前，全球性能源危機(jī)日益嚴(yán)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(duì)其來(lái)說(shuō)勢(shì)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(dòng)力巨大。

1 節(jié)電改造可行性分析

天津地鐵3號(hào)線全線共設(shè)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(shè)有1座，并設(shè)華苑車輛段、小淀停車場(chǎng)各1座。針對(duì)天津地鐵3號(hào)線無(wú)人值守變電所的運(yùn)行現(xiàn)狀，本著環(huán)保節(jié)能的原則，考慮對(duì)地面及高架站所設(shè)置的變電所內(nèi)照明進(jìn)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(chǎng)查看，具備改造條件的車站共計(jì)9座，占1/3。

改造后預(yù)期達(dá)到的效果：對(duì)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(dòng)關(guān)閉，當(dāng)進(jìn)入夜間或白天光線較差的情況下，工作照明系統(tǒng)自動(dòng)開啟，從而達(dá)到既保證可靠照明供電又能夠有效節(jié)能的效果。

改造項(xiàng)目中，在工作照明系統(tǒng)中增加智能控制開關(guān)，同時(shí)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(shè)備運(yùn)行的重要性，對(duì)應(yīng)急照明系統(tǒng)不進(jìn)行改造，以便發(fā)生突發(fā)事件時(shí)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(shè)備間在白天工作照明斷開時(shí)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(fù)荷的重要性進(jìn)行了分級(jí)，分為一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷、三級(jí)負(fù)荷[4]。

2.1 一級(jí)負(fù)荷

供電方式：從一、二段母線各引一路電源到設(shè)備附近，在設(shè)備末端設(shè)雙電源自動(dòng)切換箱（相對(duì)集中的小容量一級(jí)負(fù)荷為節(jié)省投資而共用一個(gè)雙電源自動(dòng)切換箱就近配電）。

一級(jí)負(fù)荷主要為車站內(nèi)屏蔽門、通信信號(hào)設(shè)備、應(yīng)急照明、主控系統(tǒng)、FAS、SCADA、自動(dòng)售票、消防等設(shè)備提供服務(wù)。

2.2 二級(jí)負(fù)荷

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

二級(jí)負(fù)荷主要為通風(fēng)機(jī)、污水泵、非疏散用自動(dòng)扶梯、一般照明、設(shè)備房間及區(qū)間檢修電源等設(shè)備提供服務(wù)。

2.3 三級(jí)負(fù)荷

供電方式：由三級(jí)負(fù)荷總開關(guān)引來(lái)一路單電源，當(dāng)一路總進(jìn)線電源故障時(shí)自動(dòng)被切除，人工復(fù)位，在火災(zāi)情況下，F(xiàn)AS系統(tǒng)直接切除三級(jí)負(fù)荷總電源。

三級(jí)負(fù)荷主要為冷水機(jī)組、廣告照明、清潔等設(shè)備提供服務(wù)。

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(shí)施

天津地鐵3號(hào)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(guān)對(duì)其進(jìn)行通斷控制。改造時(shí)可通過將節(jié)電裝置串接入配電箱上口電源進(jìn)線處，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)工作照明開通時(shí)間進(jìn)行控制的目的。

時(shí)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(yīng)用推廣，運(yùn)行可靠，市場(chǎng)上可實(shí)現(xiàn)定時(shí)控制功能的裝置品類豐富，但多為整體封裝，設(shè)計(jì)也較為復(fù)雜，且功能過于多樣，產(chǎn)品價(jià)格也過于昂貴，如果全路網(wǎng)改造，造價(jià)過高[5]。供電中心利用本中心技術(shù)人員專業(yè)知識(shí)，進(jìn)行自主設(shè)計(jì)研究，繪制圖紙，通過公司平臺(tái)采購(gòu)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(jià)比高，功能針對(duì)性強(qiáng)，各元器件均為常用件，未封裝，后期維護(hù)也更為方便。

節(jié)電照明改造系統(tǒng)圖如圖4所示，此項(xiàng)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(shí)間控制器根據(jù)設(shè)定值，使輔助開關(guān)于每日固定時(shí)間動(dòng)作，從而控制照明回路的接通或斷開，以此來(lái)達(dá)到控制工作照明接通時(shí)間的目的。例如，夏季設(shè)置的情況為每日上午6：00關(guān)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(guān)閉，節(jié)約能源，工作照明關(guān)閉時(shí)長(zhǎng)會(huì)根據(jù)季節(jié)有所調(diào)整。

如果出現(xiàn)時(shí)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(dāng)出現(xiàn)上述情況時(shí)，手動(dòng)將旁路空開合閘，回路導(dǎo)通，這樣對(duì)變電所施工作業(yè)、巡視等工作并不會(huì)造成影響。節(jié)電照明裝置實(shí)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(yīng)急照明2個(gè)部分，本次改造主要針對(duì)工作照明部分。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查看，具備改造條件的車站共計(jì)9個(gè)，包含312支燈管，并將各站電力專業(yè)配電間情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)情況以3號(hào)線學(xué)府工業(yè)區(qū)站為例（見表1）。

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

對(duì)工作照明改造部分燈具以每盞燈40 W計(jì)，停電時(shí)間以平均8 h計(jì)，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(hào)線全線工作照明（可改造部分）共計(jì)312盞。根據(jù)目前電價(jià)，以0.8元/度計(jì)算，每年可節(jié)約電費(fèi)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(hào)、機(jī)電等專業(yè)設(shè)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(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中有著重要的戰(zhàn)略意義。目前，全國(guó)城市軌道交通建設(shè)如火如荼，城市軌道交通系統(tǒng)中配置了大量的設(shè)備系統(tǒng)，有必不可少的行車類設(shè)備系統(tǒng)，也有為提高服務(wù)水平的輔助設(shè)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(shè)備系統(tǒng)的能耗，提出設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能模式，對(duì)整個(gè)行業(yè)乃至整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有重要意義。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]田金園.淺析我國(guó)城市軌道交通現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)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(duì)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(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2010（4）：111.

[4]牟元秩.淺談地鐵低壓配電系統(tǒng)[J].鐵道建筑設(shè)計(jì)，

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(yīng)用，2014（8）：139.

[責(zé)任編輯：鐘聲賢]