关于地铁低压配电系统节能设计的探究
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【摘要】经济的飞速发展在给我国带来了GDP增长的同时，也为城市带来了交通拥堵的问题。交通拥堵严重影响着人们的工作和生活，也影响到我国经济的发展。地铁的出现为解决交通的拥堵带来了曙光。地铁的设计从简单粗糙到逐步完善，经历了好几个发展阶段。但无论怎样地铁的运行都是要消耗很大的能量的。在如今这个积极倡导低碳环保、绿色出行的时期，降低地铁的能耗，成了地铁设计师们努力的方向。
【关键词】地铁；节能；低压配电；智能照明；环控节能
地铁的出现不是偶然的，它的出现是为了缓解日益严峻的城市交通拥挤问题。从二十世纪六十年代末北京建成我国第一条地铁以来，地铁设计师们陆续为全国很多城市设计了地铁。几十年来，经过设计师们不断地研究，地铁无论从安全性、服务性、方便性等方面都有了很大的提升。在地铁的功能不断完善后，怎样实现地铁的节能环保就成了地铁设计师们要解决的另一大技术问题。
一、地铁的必要性分析及我国地铁发展的现状
1.1建地铁的必要性 随着经济的发展，我国在工业、农业、商业等各个行业都有了飞速的发展。近些年来，我国的城市化水平不断提高，进城务工的人员不断增多。像北京、上海、广州这三个一线城市的人口已经达到了一千多万，这里边流动人口就占很大的一部分，比如广州，广州的流动人口就达到总人口的一半。这么多的人每天要出行，想想会给这些城市的交通带来多大的压力。如果仅仅依靠地上交通设施是很难满足这些人的出行需要的。因此，我们的设计师们就想到了利用地下空间。其实，利用地下空间建地铁并不是我国的首创。最早的地铁是1863年英国的“大都会铁路”。北京在1965年开始建第一条地铁，1969年通车。接下来，在北京、上海、广州、天津等地陆续建起地铁。进入21世纪以后，像沈阳、成都、南京等省会城市也建起了地铁，现在甚至于一些二线城市也都有了自己的地铁。可以说，地铁成了缓解城市交通拥挤的一项最有效的措施。在城市中，地铁也是上班族、打工族等出行的主要交通工具。
1.2我国地铁发展的现状及展望 我国自1965年在北京建成第一条地铁后，相继在全国的其他城市比如上海、广州、天津、深圳、大连等城市也建设了地铁。地铁产业在中国已经成为了一个朝阳产业。随着经济的发展，我国的城市化进程不断加快，城市人口越来越多。因人口增加带来的交通堵塞问题已经成为了影响我国经济和社会发展的一大阻碍。据有关部门统计交通堵塞每年给国家带来的经济损失超过了上千亿元。交通拥堵已经成了政府亟待解决的问题。地铁的出现为解决这个问题带来了希望。地铁有效地利用了地下空间，并且相对于其他的交通方式具有运行速度快，承载量大，保护环境等优势。地铁有这么好的发展前景，同时地铁的发展存在也存在一些技术问题，比如地铁的建成需要消耗很多的材料并且地铁的运行也会损耗很大的能量。如何降低地铁的能耗成了地铁设计师们急需解决的问题。
如今，我们国家正在倡导低碳环保，节能减排。节能也成为了评定地铁优劣的一项新的指标被写了出来。我们现在对于地铁的低压配电系统所设计的节能措施主要有以下这几项：电房的设计和电缆的截面的选择、变频启动在电梯设计上的应用、照明节能、用电的智能管理等等。
2.1电房的设计和电缆的选择
x如果我们在只计算有功损耗的情况下，则通过公式，我们可以看到地铁的有功损耗与R成正比，进一步可以看出与电缆的长度成正比关系但与电缆的横截面积成反比关系。通过上面的分析可以看出在选择电缆时尽量选择较粗的，这样虽然会增加经济投入，但粗的电缆的寿命相比细的电缆要长，所以，从长远考虑，选择粗的电缆更合适。再说电房的设计，基于电缆的长度越短有功损耗越小考虑，电房应尽量设在照明动力负荷的中心位置。环控电控室应设在距离冷水机房和环控机房最近的位置。而对于地铁的变电室的选择，则应考虑把它设置在弱电压区。区间的风机房则要根据实际情况选择配备相应的低压配电室。
2.2地铁的环控节能系统的设计 在设计环控空调系统时首先应该满足实际的需要，在满足实际的需要的同时，要尽量地降低环控空调负荷。怎样降低环控空调的负荷，降低环控空调系统的能源消耗，针对这些问题，我们提出下面的措施。
2.2.1新风部分的节能 为了达到节能的目的，控制和能够正确地使用新风很关键。室内通入新风的目的是为了保持室内空气的质量。评价室内空气质量的一项重要的指标就是空气中二氧化碳的浓度。正常情况下，二氧化碳的浓度应控制在1000ppm。为了减少新风的进入量，可以从减少室内污染物的数量和提高新风的质量上做文章。除此之外，还可以通过室内二氧化碳的浓度来掌控新风、排风以及回风的相关控制阀门。使得这些新风控制阀门从固定控制变为自动控制形式。据数据显示新风的自动控制形式比固定控制形式的冷负荷要降低25%。
2.2.2正确使用能量回收装置 在回收排风中的部分冷风时，主要用到了一种全热交换装置。采用这种系统要求室内的排风的焓值要低于室外空气的焓值。基于这个考虑，我们就要求这个系统在室内的空调取得最小的新风量时才能启动。在其他的季节无论是室内进入新风还是室内回风的排除都必须绕过交换器。
2.2.3选用高效、调控性能好的动力设备 风机和水泵是空调系统中主要的动力设备。风机和水泵的工作效率除了受自身条件的影响，也受管路系统阻力的影响。选择时应把管路的阻性考虑在内。基于空调系统大部分是在部分的负荷的条件下运行的。所以，应该把设备的最高工作点设计在峰值负荷的80%左右。在非峰值时，要通过改变设备的流量的方式进行调节。具体的做法是改变管路性能曲线已达到是设备满足调控的目的；改变设备的转速达到满足变流量的要求。
2.2.4变频器在地铁环控节能上的应用 基于一年四季温度高低不同以及地铁的运行具有高低峰期的差别，如果在任何条件下都让风机在工频下运行会浪费很大的能量而且也影响舒适度。变频器的出现就很好地解决了这个问题。在车站的风机系统以及大功率组合式空调柜中采用变频器能够在不大范围改变原来的驱动系统的前提下，有效地调节风机的速度以及空调机的频率，并且还节省了很大一部分能源。