探讨地铁工程电气设计节能
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摘要：本文主要从地铁工程电气设计的节能原则、具体设计方法等方面进行探讨。
Abstract: this article mainly from the subway engineering electrical design energy saving principles, specific design method is discussed in this paper.
Key words: the subway engineering electrical energy saving design
中图分类号：TE08 文献标识码：A文章编号：
前言
节能降耗是一项系统工程，节能设计是这项工程中一个极为重要的环节。而地铁是耗电量巨大、运行成本较高的行业，如何降低能耗、节约电源是地铁管理者最为关注的重点及难点。因此，我们要建立和健全节能设计理念，合理设计，实现经济运行。
一、节能设计的原则
1、满足地铁的功能
即满足照明的照度、色温、显色指数,满足舒适性空调的温度及新风量，也就是舒适卫生,满足上下、左右的运输通道畅通无阻。
2、考虑实际经济效益
节能应按国情考虑实际经济效益，不能因为节能而过高地消耗投资。而是应该让增加的部分投资，能在几年或较短的时问内用节能减少下来的运行费用进行回收。
3、节省无谓消耗的能量
节能的着眼点，应是节省无谓消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥地铁功能无关的，再考虑采取什么措施节能。如变压器的功率损耗，传输电能线路上的有功损耗都是无用的能量损耗，又如量大面广的照明容量，宜采用先进技术使能耗降低。因此，地铁节能设计应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。
二、地铁电气节能设计的方法
1、采用节能光源和智能照明控制系统
照明设计节能指导思想是体现以人为本，注重舒适、健康的环境，包括个性化、智能化、健康化、艺术化。地铁照明工程分为工作照明、节电照明、应急照明、导向标识照明、设备管理用房照明、广告照明和安全照明、区间照明等。车站公共区照明中工作照明约占2／3、节电照明约占l／3，因为照明用量大而面广，因此，照明节能的潜力很大。因此应当采用发光率高、光色好、显色性能优异的新光源。
城市轨道交通沿线车站内根据目前经济生活水平，车站的站厅站台公共区面积一般都比较大。车站内的人流不是固定不变的，有高峰和低谷的变化，在人流变化的情况下，对照明的要求是不一样的，在高峰时段，由于人流密度比较大，对照明的照度要求会高一点，在低谷时段，人流密度小一点，对照度要求会小一点。车站公共区的照明需要设置多回路配电，而且每一个回路的灯具都需要在公共区内均匀分布，达到每一个回路单独照明时均匀度都比较好，为乘客提供良好的照明环境。因此应根据实际情况合理分配工作照明及节电照明的比例。在条件允许的情况下，在地铁车站引入智能照明控制系统，对车站照明实现智能控制，可以更好的节能降耗。总之，根据地铁客运人流高低峰采用智能控制系统对灯具进行模式或者时间控制，这样即避免手动控制开关照明回路增加的工作量，也延长光源的寿命。
2、电动机在运行过程中的节能
1） 采用变频控制
地铁车站中通风空调系统、电梯／扶梯系统及低压配电系统占整个机电系统用电量的90％以上。在以上系统中的绝大部分属于电动机负荷，因此，其节能措施只能贯彻在运行过程中，还应减少电机轻载和空载运行。因为，在这种情况下，电机的效率是很低的，消耗的电能并不与负载的下降成正比。对车站空调大系统组合式空调柜及回排风机宜配置变频器，据测算，其节电效果能达到30％以上。而对电梯／扶梯采用变频技术，实行分时管理、自动变速，则可达到有效节能的目的。扶梯采用多种速度变频控制，是目前通常采用的新技术。当高峰时段客流量大时，为尽快疏散人流，扶梯运行速度加快；非高峰时段客流降低时，扶梯速度也随之降低；无人乘坐时，扶梯供电频率降为10Hz，速度变得非常缓慢，这样就能有效地降低能耗。但是，变频器设备的价格仍偏高，因此在应用中受到一定的限制。
2）电动机采用软启动方式
另一种节能方式是采用软起动器，软起动器设备是按起动时间逐步调节可控硅的导通角，以控制电压的变化。由于电压可连续调节，因此起动平稳，起动完毕，则全压投入运行。此种设备也可采用测速反馈、电压负反馈或电流正反馈，利用反馈信息控制可控硅导通角，以达到速度随负载的变化而变化。它可用在电
动机容量较大，又需要频繁起动的设备，以及附近用电设备对电压的稳定要求较高的场合。因为它从起动到运行，其电流变化不超过三倍，可保证电网电压的波动在所要求的范围内。因此，它要求散热、通风措施完善。其价格比变频器便宜，在通风空调系统中的U／O风机、TVF风机大容量电动机的控制设备中得到广泛应用。
3、合理选择的变压器
目前国内各个地铁在运营时均存在了变压器容量过大问题，有些地铁车站在运营低峰期时，变压器的负荷率竟不足10％，在高峰期时大部分也都低于50%这不仅增加了项目投资，而且造成电能的浪费，增加了运营成本。所以，我们要合理的选择变压器容量。
地铁中的负荷比较多，且不同时间段、不同季节，设备投入的差别也比较大，各设备需要系数与实际运营中的数据存在一些差距，要控制变压器的容量
就要充分考虑以上因素。
（1） 研究环控工艺，合理选用需要系数
例如隧道风机，正常时每天早上隧道内通风换气只需开启1～2 个小时，但在进行负荷计算时，往往需要系数都取到0.8～0.85，这增大了数倍的计算容量。所以对于环控工艺的这种要求需在计算时充分考虑。
根据不同的季节及运行工况，合理选择变压器，并充分考虑变压器过载能力。一般来说，地铁环控运行模式均分为空调季节、非空调季节、火灾、阻塞几种运行模式，每种运行模式设备投切是不一样的，非空调季节冷水机组是不投入运营的，隧道火灾、阻塞时隧道风机、排热风机将投入运行，但其投入时间短，要充分考虑设备运行的季节性及短时性去选择变压器容量。
（2）地铁车站中弱电的用电负荷。一般在进行负荷计算时，用电负荷的功率因数一般选择0.85，但是目前由于弱电系统的设备一般都是自带UPS 装置，UPS系统一般都自带无功补偿装置，实际上功率因数基本上都在0.95 以上，在进行负荷计算时，对弱电用电负荷的功率因数取0.95 或者更大，在负荷计算时需合理取值。
（3）地铁车站电扶梯的用电负荷。目前自动扶梯一般都采用变频控制，上下行均设置自动扶梯的情况下，并不是所有扶梯的运行功率均达到额定功率，一般在进行负荷计算的时候均按照额定容量进行计算，计算结果就会偏大，为消除这种偏差影响，在负荷计算时需合理取值。
所以地铁车站的各种用电负荷不会在同一时刻用电容量达到最大值，在负荷计算时，同时系数的选取也比较重要，如果系数偏大就会影响计算结果，导致变压器容量选择偏大。因此应根据现有运营情况，合理选择同时系数。
结语
总之，地铁工程的电气节能潜力很大，应在设计中精心考虑，建立和健全节能设计理念，合理设计，实现经济运行，以达到真正节能的目的。
参考文献
[1]李宏毅，金磊．建筑工程电气节能[M]．北京：中国电力出版社，2004．
[2] 中国航空工业规划设计研究院．工业与民用配电设计手册[M]．第三版．北京：中国电力出版社，2005．
[3] 注册电气工程师执业资格考试复习指导教材委会．注册电气工程师(供配电专业)执业资格考试复习指导书[M]．北京中国电力出版社，2007．