地鐵低壓配電系統節能設計探究

武玉明

【摘 要】文章主要對地鐵低壓配電系統設計進行探究。文章首先分析了區間設備的配電設計，收集大量地鐵低壓配電系統資料，對區間設備配電內容進行明確。然后分析了配電系統在設計過程中的優化內容，通過文獻分析法對配電系統的配電操作及配電核心進行明確，依照上述內容對配電進行完善。文章對地鐵低壓配電系統構建和發展具有一定的貢獻性作用。

【關鍵詞】地鐵；低壓配電；優化；保護

1區間設備配電設計

地鐵區間設備低壓配電設計的過程中要從地鐵環境著手，依照地鐵車站區間長度及區間內用電特征實施對應設置，從而保證配電的有效性，提升配電系統運行效益。我國地鐵站區間長度多為1km左右，地鐵中對低壓要求較高，需要配電設備能夠保證在220/380V配電標準中正常運行，從而提升低壓配電系統效益。區間設備配電設計的過程中人員要全面控制好車站變電電源及配電分界點，要能夠保證低壓配電系統既能夠滿足配電需求，又能夠達到經濟效益指標，從而實現對地鐵低壓配電系統經濟性的改善，降低工程造價，其具體配電設計內容如以下幾點。

（1）區間設備運行環境分析：在地鐵低壓配電系統中地鐵區間設備運行負荷容量一般較小，各項容量內容遠遠低于負荷狀況，系統設置與常規配電存在明顯差異。該體系由于配電內容的限制在配置過程中可以同時安置多臺風機和水泵，運行過程中由現場需求進行合理選取。除此之外，地鐵低壓配電系統區間設備在配置的過程中多通過電動機完成各項負荷需求，其指標多為一級負荷指標，電壓負荷整體較低。這種電動機負荷狀況下，電動機起動電流明顯高于常規起動電流，有時甚至可以達到7倍以上，從而導致配電系統安全性大大降低。

（2）區間配電設計：設計過程中要首先對電動機起動符合進行配置?？梢酝ㄟ^將給予電動機上級斷路器瞬時脫扣器保證電流能夠與系統安全電流一致，達到對電流的控制和調節。上級斷路器瞬時脫扣器可以將電動機起動電流控制在正常電流的2～3倍之間，對系統安全狀況提升具有至關重要的作用。其次，設計過程中需要設計對應長距離配電系統。本次設計中要依照地鐵低壓配電系統指標將電壓壓降控制在5%左右，通過電纜截面調整、單項接地設置、開端過流保護等完成電壓調節，提升長距離安全性。必要時還可以在長電路中加入輔助器件，從而提升斷路器在單相接地系統中跳閘的可靠性。再次，要對電動機設備運行進行設計，依照電動機負荷狀況對電動機進行具體選擇。當前地鐵低壓配電系統中多為多臺電動機共同運轉，這種狀況直接導致尖峰電流上升，造成啟動電流發生轉變。該設計中要依照電流值對系統中電動機進行調整，計算如下：

尖峰電流：

計算出上述數值后電動機配置要依照其完成調整，例如：當啟動2臺電動機時上級斷路器瞬時脫扣器將電流控制在原有標準的9倍左右，此時需要調整的定值為9倍額定計算電流值。

（3）具體設備分析：地鐵低壓配電系統排水泵在設計的過程中需要依照排水泵具體工作狀況完成。排水泵選取狀況對水位變化影響不大，調整過程中需要依照水位來確定啟動方案。而射流風機在設計的過程中常通過BAS完成控制，通過該內容達到啟動命令。因此在設計的過程中人員需要對BAS系統電流進行對應設計，要通過過流保護提升整定值，提升系統安全性。

2地鐵照明工程中廣泛應用LED燈具

LED是LightEmittingDiode（發光二極管）的縮寫，是一種能夠將電能轉化為可見光的固態半導體器件，它具有以下優點：

1）LED光源發光效率高

發光效率比較：白熾燈光效在10-15lm、鹵鎢燈光效為12-24流明/瓦、熒光燈50-90流明/瓦，鈉燈90-140流明/瓦、大部分的耗電變成熱量損耗。

LED光效：可發到50-200流明/瓦，而且發光的單色性好，光譜窄，無需過濾，可直接發出有色可見光。

2）LED光源耗電量少

在同樣照明效果的情況下，耗電量是白熾燈的萬分之一，熒光管的二分之一。

3）LED光源使用壽命長

白熾燈、熒光燈、鹵鎢燈采用的是電子光場輻射發光，有燈絲發光易燒，熱沉積、光衰減等缺點，而采用LED燈體積小，重量輕，環氧樹脂封裝，可承受高強機械沖擊和震動，不易破碎，平均壽命達3-5萬小時，LED燈具使用壽命可達3-5年，可以大大降低燈具的維護費用避免經常換燈之苦。

4）安全可靠性強

發熱量低、無熱輻射性、冷光源、可以安全抵摸，能精確控制光型、發光角度、光色和色溫，無眩光、不含汞，鈉元素等可能危害健康的物質。

5）LED光源有利環保

LED為全固體發光體、耐沖擊不易破碎、廢棄物可回收、沒有污染，還可減少大量二氧化硫及氮化物等有害氣體以及二氧化碳等溫室氣體的產生，改善人們生活居住環境，可稱“綠色照明光源?！?/p>

6）LED光源更節能

當然，節能是我們考慮使用LED的最主要原因，也許LED要比傳統光源昂貴，但是用一年時間的節能即可收回光源的投資，從而獲得4-9年中每年幾倍的節能凈收蓋期。

目前，一些城市地鐵使用的燈具為普通白熾燈或熒光燈，其在節約電力、使用壽命和減少污染等方面均不如LED燈具，隨著LED燈具的不斷發展，越來越多的城市地鐵建設部門響應國家節能減排的號召，逐步將普通燈具替換為LED燈，例如在地鐵區間照明、設備走道內照明、廣告照明等均要求采用LED燈具作為優選，以順應地鐵工程節能環保的趨勢。

早期風機設備傳統的調節方法是通過調節入口或出口的擋板、閥門開度來調節給風量或給水量，其輸出功率大量地消耗在擋板、閥門的截流過程中。由于風機設備大多為平方轉矩負載，軸功率與轉速成立方關系，所以當風機轉速下降時，消耗的功率也大大下降，因此節能潛力非常大，近些年，隨著地鐵工程的快速發展，風機設備大量采用，最有效的節能措施就是采用變頻調速器來調節流量，應用變頻器節電率一般為20%～50%，而且通常在設計中，風機設計的容量比實際需要高出很多，存在“大馬拉小車”的現象，效率低下，造成電能的大量浪費。因此風機采用變頻控制技術對于節能效益顯著。

在對地鐵區間配電進行優化的過程中人員要做好對配電系統的安全保護，要設置多項保護裝置，防止出現系統漏電導致的安全事故。人員要在雙電源切換箱中設置對應斷路器漏電保護裝置，在完成設置后實施漏電保護試驗，觀察漏電保護效果。與此同時，該漏電保護裝置完成后人員還需要對雙電源切換箱進行3級調換，從而防止系統配電過程中可能出現的誤動，提升配電可靠性。

在對系統跳閘進行優化的過程中人員要對系統電流狀況進行全面分析。當前地鐵低壓配電系統中漏電保護斷路器電流Inb≥ILD。因此，在優化過程中要控制好ILD的電流保護整定值。人員在低壓配電優化中可以實施雙電源切換保護，通過雙電源提升斷路器跳閘的靈敏度，改善系統斷路保護效益。與此同時，該裝置還可以提升地鐵低壓運行效益，對系統配電質量具有非常積極的意義。

除此之外，地鐵低壓配電系統在優化的過程中還要控制好配電設備容量及電動機負荷過載元件選取兩方面內容，防止配電系統出現端子不匹配及過載無法制動保護等現象，提升系統安全性和可靠性。

3結語

低壓配電系統作為地鐵建設的重要內容，對地鐵安全運行具有非常積極的意義。在當前地鐵低壓配電系統設計的過程中人員要依照地鐵配電指標實施對應設置，要依照配電專業內容實施對應選取，從而提升配電設計的有效性和合理性，改善系統運行質量，加速地鐵配電建設進程。

參考文獻：

[1]鄭姍姍.地鐵低壓配電自動化系統的應用與發展[J].赤峰學院學報：自然科學版，2012（18）：52-54.

[2]紀強.智能低壓配電系統在地鐵中的應用問題分析[J].科技創新與應用，2014（12）：283.

[3]武春.廣州地鐵嘉禾車輛段低壓配電及照明設計研究與探討[J].電子測試，2013（9）：119-120，116.

[4]沈文杰.北京地鐵四號線低壓配電系統設計總結[J].電氣技術，2008（12）：72-75.