地铁供电系统节能降耗技术分析

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摘要：现如今，缓解城市交通压力的首选为地铁，高效运用低压用电控制系统，可以缓解城市交通压力，也可以控制能源消耗。今后研究的方向主要集中在逐步强化地铁低压用电系统的科学化运用，以及全方位提高车辆运行所衍生出来的社会效益等方面，从而确保城市地铁供电系统节能降耗工作的顺利推行。鉴于此，本文主要分析地铁供电系统节能降耗技术应用。

关键词：地铁；供电系统；节能降耗；技术

当下，地铁建设的重要性不言而喻，处在新经济常态之下，农业、工业与商业均得到了很好的发展。21世纪，我国诸多省会城市均建起地铁，且一些二线城市也在纷纷建设。由此可以得知，地铁为缓解交通压力的关键对策，经过多年的发展，地铁已经发展成为学生、上班族首选的交通工具。

1地铁供电方式分类和选择

1.1地铁供电方式综述

供电应安全、可靠、节能、环保和经济适用。地铁供电系统是由电力监控系统、动力照明供电系统、牵引供电系统、主变电所、外部电源等构建而成。其中牵引供电系统由牵引变电和牵引网构建而成，动力照明供电系统则由动力照明配电系统和降压变电所组成。厦门地铁供电系统的外部电源基本上选用的是集中供电的方式，110/35kV两级供电电压等级。设置主变电所，35kV中压供电网络通过双环网方法，牵引与降压混合供电网络。牵引供电应用的是走行轨回流、DC1500V架空接触网馈电的方法，全线设置牵引变电所。变电所35kV母线通过单母线分段接线的方法；牵引变电所直流母线运用单母线接线方法。牵引变电所设置再生电能运用装置，变电所设置直流母线运用单母线接线的方法，牵引变电所设置再生电能利用装置，变电所设置综合自动化系统。地下段接触网运用刚性悬挂，地上段则选用的是柔性悬挂。全线设置的是杂散电流监测系统，接地则选用的是综合接地系统方法。全线设置的是供电运行安全生产管理系统。

1.2集中供电方式及其选择

集中供电方式是指在地铁线路沿线设置变电场所，该类变电场所适宜运用在系统供电之中，通过对接入的高压电进行有效的处理供地铁系统运行使用，将其变压为35kV，在满足电压等级后可将其直接应用于地铁线路供电。集中供电方式主要是通过变电所的建设完成地铁系统供电，这种供电方式不需要设置附属变压器，但是对主变压器要求非常严格苛刻。

1.3刚性接触网

该接触网是通过接触线、汇流排等组建而成，其最大优势展现在占用空间小、不需要张力补偿等方面，同时也是目前地铁供电系统之中最为常用的设施之一。刚性接触网类型繁琐，涵盖π、T（实则为接触线和汇流排形成的形状）、第三轨道接触轨等诸多形式。目前，地铁运用的接触网形式就是第三轨道接触轨。刚性接触网在地铁之中大范围运用，除具备上述特征之外，和性能也有着直接联系。

1.4柔性接触网

①基础支柱该部分主要是起到承受负荷的作用，且要将接触悬挂固定在相应的高度与位置。②支持装置其作用实则为支持接触悬挂，且将解除悬挂在机械负荷传输到支柱装置，随即予以固定维持。腕臂、接触悬挂零件、水平拉杆、绝缘子均被称之为支持装置。③定位装置可以固定接触线的横向部位，将接触线的水平线定位控制在受电弓滑板的运行轨迹之中，进一步保障接触线与受电弓之间不会发生脱离的情况，避免电弓出现不同程度磨损的情况，另外还可以将接触线水平负荷传输到支柱。④接触悬挂装置该装置可以从牵引变电所之中获取电能传输到电力机车之中。接触悬挂装置主要涵盖弹性吊索、接触线、补偿器与相应的连接零件。

2地铁供电系统电能消耗分析

2.1牵引供电系统在运营中的电能消耗

牵引供电系统是由回流线、钢轨、牵引网与牵引变电所等组成，电能消耗实则就是通过电客车牵引所出现的消耗，这属于城市轨道交通供电系统能耗中的重要部分。在城市轨道交通运营之中，牵引能源消耗和地铁运行时长、速度、线路坡度、载客量以及行车间隔等之间有着直接性的联系。

2.2动力照明供电系统在运营中的电能消耗

1）在地铁的通风制冷、给排水系统方面的能源消耗位列牵引供电系统的能耗之下，这两个系统主要包含了污水泵、消防水泵、各大风机、冷冻泵、冷却泵、冷水机组等，可见所消耗的能量不容小觑。另外在地铁运营的过程之中，空调通风制冷系统会处在一个固定的运行模式，能源消耗会更大，基本上是单一化的运行模式，这势必会缩减使用寿命，使地铁空调通风系统所消耗的能量变大。2）地铁门梯系统能量消耗。如今，地铁的规模逐步扩大，设备多，各地铁站所运用的地铁种类大同小异，像是货梯、客梯、自动扶梯与杂物梯等，这部分电梯与扶梯设备在运用的时候要维持在启动的状态；各地铁车站的站台在运营时期依照电客车的出站情况来随时开关，这部分大型动力设备运用势必会消耗诸多电能。3）地铁照明系统能量消耗。针对整个地铁运营来分析，地铁照明系统尤为关键，所产生的能源消耗也相对较大，其中的照明装置种类繁多。由于地铁车站通常都处于地下，照明设备不仅设置在站台、站厅之中，也会设置在电缆通道、隧道区间、办公区域、设备房等，且一般都是全天候不间断照明，相应的照明电能所产生的消耗巨大。4）其他系统消耗电能。在地铁运行中的弱电设备主要为综合自动化、自动手售检票、地铁信号等系统，然而为了确保诸多弱电系统设备的稳定化运行，务必要保障全天候不间断供电和弱电设备蓄电池充电，虽单个设备的用电量不足，但各系统设备相对较多，综合用电量很大。

3地铁供电系统节能降耗技术应用

3.1实现地铁低压供电系统的智能化

地铁低压控制系统是技术层面改造，可以降低运行成本，且强化能源利用率，从而达到节能降耗的目的。地铁应用的智能低压配电系统可显著提升整个地铁供电与低压配电的安全可靠性，以智能化的方式来合理控制地铁动力负荷用电。对于智能低压配电系统进行分析研究，必须遵照GB50157—2013《地铁设计规范》，在低压控制之中来应用智能开关、PLC控制器、智能化数字仪表、太网网关等，在进线断路器、母联断路器、三级负荷总开关遥测与遥控的基础上，进一步拓展反馈回路的遥测与遥信功能。

3.2电梯以及自动扶梯系统的节能

地铁要设置相应的扶梯和客梯，在进行设备选择的时候得要尽量选用节能产品。这样一来，便可以达到能耗的最小消耗，由此提高低压供电系统的节能成效，扶梯牵引功耗也会随之降低，进而节省电力资源，另外也可以减小磨损程度，有效延长扶梯的使用寿命。在设置客梯的过程之中，要遵照节能理念，设置无机房电梯，无人使用的时候电梯可以自动反馈到基站层，在有人用的时候，将处在待机状态之下的电梯予以唤醒，该类设置保障在无人使用的时候达到最低的能耗。

3.3空调节能

①注重各方面之间的高效配合例如，在站台层排热风位置，纵梁受轨顶排热风影响，需选用单柱形式。②重视运营方面的节能地铁客流在各大时间段的差异很大，所以得要通过变频控制对策来控制风系统与水系统，降低运营方面的能耗。③在最初施工的时候明确土建施工规模，可为后续的安装管线预留奠定基础，比如在初步设计环节，可以对车站站厅与站台净高实施统一处理，站厅净高控制在4.80m之内，站台净高控制在4.50m之内。

3.4照明系统的节能措施

在整个地铁能耗之中，照明能耗至关重要，减小照明能耗便缓解了地铁节能的最大能耗，可以通过以下几点来实施。1）照明附件与照明光源的选择地铁站不得再用粗管径照明光源而是运用细管径光源，像是T5、T8等，可以在并不会影响照明度的层面进行节能；各直管荧光灯均要设置镇流器。目前在地铁之中配备的是普通电感镇流器，为了达到节能降耗的目的，选用节能型电感镇流器或是电子镇流器。2）公共区域照明基本上可以划分为正常、广告、导向、应急以及停运照明等，依照各自情况的不同来设计回路，且在各回路之中设置接触器，将环境情况与监控措施、接触器所形成的接触信号连接起来，依照环境变化情况来控制回路照明。

3.5电扶梯和风机系统节能

在地铁低压配电系统之中，能耗最大的为电扶梯与风机系统，且运行时间长。电扶梯系统可选用变频技术，实施分时化管理，达到自动化变速的目的，在客流高峰的时候进行高频率运转，非高峰时段人流量较小的时候便可以转换为低频率运转，在无人乘梯的时候将供电频率降到最低，由此降低能源消耗，不但可以节约客流通行时长，还可以实现节能降耗。另外在通风空调系统之中运用变频技术，替代了之前较为传统化的风机风量与给水量的控制功能，以变频调速调节流量，减少电能消耗。结合统计分析得知，在通风空调系统之中运用变频技术，基本上可以节约20%～50%电能。

4结语

目前，在地铁低压供电系统之中，想要实现节能降耗目标，需通过智能化低压控制系统，再辅以行之有效的对策来全方位监控地铁低压供电系统的运行情况，由此来进一步提升地铁低压设备的运行效率，从而实现节能降耗的目的，确保地铁更为安全、稳定、可靠地运行。

参考文献：

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作者：吴凡 单位：厦门轨道交通集团有限公司