地鐵低壓配電系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化思路分析

商重陽

【摘要】地鐵運輸系統(tǒng)作為城市交通運輸?shù)闹饕α浚诔鞘腥粘０l(fā)展過程中承擔(dān)著重要作用。目前，乘坐地鐵已經(jīng)成為多數(shù)人首選的出行方式，因此，在地鐵運營過程中，為了充分保障地鐵的正常運行，需要對地鐵交通配套設(shè)施進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計和調(diào)配，地鐵低壓配電系統(tǒng)便是其中的重要內(nèi)容。本文將針對低壓配電系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化思路展開分析，重點介紹地鐵低壓配電系統(tǒng)的模塊設(shè)計及低壓配電裝置優(yōu)化設(shè)計方法。

【關(guān)鍵詞】地鐵設(shè)施;低壓配電裝置;系統(tǒng)設(shè)計;思路分析

在地鐵設(shè)計的過程中，低壓配電系統(tǒng)能夠為其提供充足的電能，從而保障地鐵的正常運行。但是，在實際低壓配電系統(tǒng)設(shè)計過程中，由于運行工況較為復(fù)雜，地鐵內(nèi)部服務(wù)性設(shè)備較多，運行要求較高，為地鐵低壓配電設(shè)施優(yōu)化帶來較多困難。為確保低壓配電系統(tǒng)設(shè)計的合理性，工作人員應(yīng)當(dāng)發(fā)揮自身所長，為地鐵低壓配電系統(tǒng)正常運行提供技術(shù)支持。

1關(guān)于地鐵低壓配電系統(tǒng)的基本內(nèi)容

地鐵低壓配電系統(tǒng)的電源供應(yīng)，電壓較高，為了保證低壓配電系統(tǒng)能夠?qū)⒏邏弘娹D(zhuǎn)換為與地鐵運行相匹配的低壓電能，需要將高壓電轉(zhuǎn)換為電壓值380V/220V的電能，這樣一來，不但在一定程度上保證了電能滿足地鐵設(shè)備的日常運行需求，同時也能夠為地鐵的照明系統(tǒng)提供電能供給。一般情況下，地鐵交通運輸系統(tǒng)根據(jù)電能的重要性來講地鐵系統(tǒng)負(fù)荷劃分為三個等級：第一級負(fù)荷對于供電可靠性、安全性有著較高要求，一般需要裝備兩個電源裝置，分別配置兩套供電線路以保證供電質(zhì)量，且這部分裝置需要有緊急電源系統(tǒng);第二級負(fù)荷與一級負(fù)荷存在一致性，但其供電線路可以為單回路，一般用于地鐵站的電梯等裝置的電源供給;第三級負(fù)荷重要性較低，因而供電系統(tǒng)及線路配置的要求也較低。施工時，需要根據(jù)實際情況選則不同的負(fù)荷配置以調(diào)整建設(shè)成本，保證供電質(zhì)量和穩(wěn)定性。

2地鐵低壓配電系統(tǒng)的板塊設(shè)計

2.1動力配電裝置

配電系統(tǒng)是優(yōu)化低壓配電系統(tǒng)的重要部分。首先，設(shè)計人員要明確地鐵電力設(shè)備總裝的功能和復(fù)雜性。由于不同模塊的設(shè)計方案不統(tǒng)一，地鐵的整體能源設(shè)備的配置非常復(fù)雜。一般情況下，動力配電裝置由排水系統(tǒng)、電機和風(fēng)機等各種配電設(shè)施組成。設(shè)計人員須提前了解系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并按各個組成部分對其進(jìn)行分類。通常采用本地控制和遠(yuǎn)程控制的方式。其次，地鐵配電系統(tǒng)與一體化設(shè)計的關(guān)系復(fù)雜，需要明確配電系統(tǒng)設(shè)計改造的重點和薄弱環(huán)節(jié)。在設(shè)計配電系統(tǒng)時，可以選擇輻射型和樹干型設(shè)計方式。對于功率大的動力設(shè)備，一般選擇輻射型;樹干型更適合于二級或三級條件下裝載。在組織配電系統(tǒng)時，必須始終遵循一致性原則，電力模式的選擇一致可將故障問題限制在控制范圍內(nèi)，以保證整個電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運行。

2.2照明裝置

地鐵站照明系統(tǒng)可分為三類：采光、應(yīng)急燈和廣告照明。日常照明，也稱為普通照明，主要在地鐵站各個位置照明用。應(yīng)急燈屬于第二類照明，主要負(fù)責(zé)在失去正常照明情況下的應(yīng)急處理。廣告照明需要為每個廣告站提供特定的照明。地鐵站的主要區(qū)域通常有兩個主照明箱，一個廣告燈箱，一個應(yīng)急燈線。在對車站公共區(qū)域進(jìn)行照明時，通常選擇交叉電源，這既能提高電源穩(wěn)定性，且在其中一個電源軌出現(xiàn)問題時也不會干擾普通照明。車站燈具應(yīng)與照明控制系統(tǒng)分開，以保證燈具在公共場所的安全。

2.3低壓開關(guān)柜裝置

對于低壓開關(guān)柜的設(shè)計，需要明確使用的材料和施工方案。首先，低壓開關(guān)柜使用的材料是平整鋼板，厚度在2毫米以上，附加的框架應(yīng)該具有極強的穩(wěn)定性，可以用螺栓連接。其次，低壓開關(guān)柜的分區(qū)按方法4b設(shè)計。具有不同功能或單元位置的開關(guān)應(yīng)為水平框。特殊用途開關(guān)應(yīng)做隔離處理。這樣做的優(yōu)點在于不影響其他開關(guān)柜的使用，使其具有一定的獨立性。抽屜設(shè)計需要安裝機械聯(lián)鎖裝置和測試裝置，以保證正常操作并增強獨特的功能。低壓開關(guān)柜在運行過程中，可能會發(fā)生開關(guān)柜、饋線開關(guān)柜開合、單元門堵塞等各種事故，需要進(jìn)行應(yīng)急處置與預(yù)防。

2.4變頻柜設(shè)計

逆變器是低壓開關(guān)設(shè)備設(shè)計過程中的重要內(nèi)容。因此，在設(shè)計過程中有兩個問題需要注意：一是要注意無源濾波。通過在直流側(cè)安裝電抗器，可以抑制和減少諧波電流，從而有利于逆變器的穩(wěn)定運行。二是根據(jù)實際情況選擇合適的諧波抑制方法。有源電力濾波器是另一種抑制諧波的合適手段，使用正確的連接方法限制電路中的諧波電流，并監(jiān)測、檢測和跟蹤補償后的諧波電流。在實際使用過程中，兩種方法可以等效替換。

3低壓配電裝置優(yōu)化設(shè)計方法

3.1區(qū)域性低壓配電調(diào)節(jié)

地鐵低壓配電系統(tǒng)是一個完整的配電鏈。該鏈包含重要的主分支和次要鏈。電壓分配規(guī)則的最終目的是創(chuàng)造完善地鐵設(shè)計和結(jié)構(gòu)。通過調(diào)整地鐵用電，可以在地鐵安全高效運行的同時，盡可能提高地鐵效率，節(jié)約資源。因此，設(shè)計人員需要實施優(yōu)化的設(shè)計策略。在確保地鐵低壓配電系統(tǒng)工程范圍和工程細(xì)節(jié)的過程中，需要在小范圍內(nèi)控制風(fēng)險，可以考慮按照地鐵布局最直觀、最經(jīng)濟的區(qū)域進(jìn)行劃分。區(qū)域配電的優(yōu)勢在于，地鐵運行不會局限于一個區(qū)域，發(fā)生輕微故障不影響整體正常運行。在將地鐵分成不同的小路段后，不同的車站包括不同的照明平臺和地鐵交通燈。所有區(qū)域被歸類為配送設(shè)施，需要進(jìn)行類別分離。這種分離的優(yōu)點是每個區(qū)域獨立存在，配電系統(tǒng)通過專線向各區(qū)域供電，這樣即使某一區(qū)域出現(xiàn)電源供給困難，其他區(qū)域的運行也不會相互干擾;缺點是對分配系統(tǒng)的要求比較高。由于不同的輸電線路和電力系統(tǒng)需要分別進(jìn)行改造，工程工作量巨大。因此，需要根據(jù)實際情況確定低壓配電的具體匹配內(nèi)容。

3.2運輸系統(tǒng)內(nèi)部的電力供給相互調(diào)配

地鐵低壓配電系統(tǒng)的輸電具有一定的階段性。設(shè)計人員需要重點關(guān)注照明系統(tǒng)、服務(wù)指示器系統(tǒng)和最終檢測系統(tǒng)，三個模塊為低壓配電系統(tǒng)的重要組成部分，其共同構(gòu)成了低壓配電系統(tǒng)的框架。配電過程必須區(qū)分主要和次要關(guān)系，并按順序為其供電。在一個周期內(nèi)，需要使用低壓配電安全標(biāo)準(zhǔn)來檢查各種車廂門的照明情況、指示燈、電壓運行情況、服務(wù)系統(tǒng)運行情況以及打開和關(guān)閉情況，以及電壓是否基本穩(wěn)定。如果電壓不穩(wěn)定，須針對每個區(qū)域的指示燈內(nèi)容來修復(fù)有問題的部件，或使用建模的方法檢修與之相關(guān)的系統(tǒng)部件。這樣一來，在解決問題的過程中，就可以根據(jù)實際情況靈活選擇檢修手段。如果地鐵運行時系統(tǒng)穩(wěn)定性得到充分保障，那么一些問題便可以直接解決。

3.3備用供電保障系統(tǒng)

后備電源保障系統(tǒng)是地鐵運營的必要組成部分。地鐵中的低壓配電系統(tǒng)必須得到充分保障，所以雙系統(tǒng)的形成是一個重要趨勢。傳統(tǒng)的地鐵輸電系統(tǒng)已經(jīng)有了較為成熟和完善的保障體系，但其設(shè)計與現(xiàn)行的地鐵設(shè)計方法不同，因而不支持直接用于地鐵電力設(shè)施的現(xiàn)行運行方式。此外，缺少后備電源保障，地鐵系統(tǒng)的預(yù)警功能和事故預(yù)防功能將會被削弱。如果發(fā)生低電壓故障，電力保障系統(tǒng)將無法執(zhí)行其預(yù)期功能并影響整體運行。因此，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到應(yīng)急系統(tǒng)的重要性。應(yīng)急系統(tǒng)的設(shè)計必須獨立于整個地鐵操作系統(tǒng)。在緊急情況下，避免出現(xiàn)地鐵緊急停車狀況發(fā)生，減少對運營的正常影響。此外，還需要在地鐵低壓配電系統(tǒng)中增加故障自動檢測系統(tǒng)。在系統(tǒng)運行時，終端可以通過數(shù)據(jù)傳輸隨時監(jiān)控地鐵低壓電源的狀態(tài)。一旦出現(xiàn)故障問題，中央控制室可以自動處理數(shù)據(jù)并完成傳輸，支持監(jiān)管人員完成故障檢查。

4結(jié)語

綜上所述，地鐵低壓配電系統(tǒng)設(shè)計過程中，設(shè)計人員需要注重各個環(huán)節(jié)的工作內(nèi)容，同時還要注重整體的協(xié)調(diào)性和安全性，使地鐵運行得到可靠保障。

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