關(guān)于地鐵工程電氣設(shè)計節(jié)能的研究

【摘要】近些年來，伴隨著我國社會經(jīng)濟和科學技術(shù)的快速發(fā)展，對地鐵工程電氣設(shè)計節(jié)能提出更多更高的要求標準，促使業(yè)內(nèi)相關(guān)單位和人員對其加強重視和關(guān)注。鑒于此，本文首先對電鐵工程電氣設(shè)計節(jié)能做出簡單的概述，然后對地鐵工程電氣設(shè)計節(jié)能的基本原則進行全面的分析，并且結(jié)合相關(guān)的實踐經(jīng)驗，對地鐵工程中的照明系統(tǒng)和供電系統(tǒng)等諸多方面的節(jié)能措施進行詳細說明，希望可以為相關(guān)工作提供一些建議。

【關(guān)鍵詞】地鐵工程；電氣設(shè)計；節(jié)能研究

地鐵工程電氣設(shè)計節(jié)能是一項系統(tǒng)且實際要求相對比較高的實踐性工作，致使地鐵工程電氣設(shè)計節(jié)能具備一定的特殊性，同時也是地鐵工程中不可或缺比較關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)。地鐵工程是一個需要巨大電量作為支撐，并且運營成本相對比較高的行業(yè)，將能源消耗降到最低化、有效節(jié)約電源成為地鐵相關(guān)管理者最為關(guān)注的難點課題。因此，必須樹立正確的節(jié)能設(shè)計理念，合理使用設(shè)計，從而真正實現(xiàn)地鐵經(jīng)濟運行。

1、地鐵工程電氣設(shè)計節(jié)能工作基本概述

地鐵工程中電氣節(jié)能具有很大的發(fā)展空間和潛力，所以在工程設(shè)計過程中應對其進行精準的計算和精心的籌劃。在選擇節(jié)能相關(guān)設(shè)備時，必須對節(jié)能設(shè)備的原理、性能以及實際使用效果進行全面的了解分析，然后從技術(shù)以及經(jīng)濟角度等多方面進行詳細的對比，然后選取最佳的節(jié)能設(shè)備，從而真正達到節(jié)能降耗的目的。除此之外，節(jié)能降耗其實是一項比較系統(tǒng)且復雜繁瑣的工程，而節(jié)能設(shè)計是這項工程中無法替代且極為重要的一個環(huán)節(jié)。電氣節(jié)能設(shè)計工作主要重點在于是否梳理正確的節(jié)能設(shè)計意識。在工程中進行合理設(shè)計，從而真正實現(xiàn)經(jīng)濟運行。因此，在未來工程設(shè)計的過程中，相關(guān)設(shè)計者在進行設(shè)計時要結(jié)合現(xiàn)有的節(jié)能措施，并且對相關(guān)工作經(jīng)驗進行總結(jié)，為創(chuàng)新節(jié)能技術(shù)奠定良好基礎(chǔ)。

2、地鐵工程電氣設(shè)計節(jié)能的基本原則

在地鐵工程的實際設(shè)計過程中，必須對各種技能措施進行全面的分析和了解，始終堅持綜合考慮的工作原則，盡可能的滿足于電氣設(shè)計節(jié)能的各種需求，從而保證相關(guān)電氣設(shè)備的節(jié)能運行。對地鐵工程電氣設(shè)計節(jié)能的基本原則進行綜合的分析，其主要表現(xiàn)為以下幾個方面：

2.1對地鐵工程項目的實際經(jīng)濟效益進行充分的考慮

在地鐵工程的電氣設(shè)計節(jié)能的過程中，必須對地鐵工程所在地的社會經(jīng)濟狀況進行綜合考慮，同時還要對工程項目的實際經(jīng)濟效益進行全面的分析。各種節(jié)能的有效措施在地鐵工程中廣泛運用，勢必會使工程的整體投資成本變大，而節(jié)能相關(guān)設(shè)計人員必須對這部分成本進行綜合考慮，計算其需要在多久的時間內(nèi)才可以收回成本。只有在保證地鐵工程項目實際經(jīng)濟效益的前提下，才能嚴格按照相關(guān)規(guī)范以及標準要求對其進行合理的電氣節(jié)能設(shè)計。

2.2滿足地鐵的基本功能需求

地鐵工程涉及的內(nèi)容比較廣，并且對各個方面的要求也相對比較高，例如照明度、舒適度以及通風性等，對于此，地鐵工程在電氣設(shè)計節(jié)能中，必須對這些基本功能進行全面的了解，并且設(shè)計是建立在滿足其基本功能實際需求的基礎(chǔ)之上，然后合理運用各種節(jié)能工藝以及有效的技術(shù)措施，從而保證地鐵工程項目暢通無阻的運行。

2.3節(jié)省不必要的能量消耗

在地鐵工程電氣設(shè)計節(jié)能中，必須對整個地鐵工程進行全面的分析了解，從而尋找節(jié)能設(shè)計的關(guān)鍵點，也就是說地鐵工程什么地方有必要采取節(jié)能措施，什么地方不能節(jié)省能耗。尤其是在地鐵工程關(guān)鍵環(huán)節(jié)設(shè)計時，設(shè)計人員在設(shè)計過程中必須對經(jīng)濟、合理、實用等因素以及施工工藝和先進的技術(shù)手段進行充分考慮，并且將其貫徹落實到整個設(shè)計過程，從而保證電氣設(shè)計節(jié)能方案的可行性和合理性，以免出現(xiàn)盲目追求能耗降低的現(xiàn)象。

3、地鐵工程電氣設(shè)計節(jié)能的有效措施

3.1照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計

3.1.1對照明光源進行合理的選擇

在地鐵工程項目之中，必須使用大量的照明設(shè)備進行照明，這些照明設(shè)備也是地鐵工程中能量消耗的最大的一個環(huán)節(jié)，因此，必須對根據(jù)實際情況對照明光明進行合理的選擇。現(xiàn)階段，我國在地鐵工程設(shè)計中，主要使用T5/T8等型號的直管熒光燈作為照明光源，這種類型光源本身的光效與其他光源對比占據(jù)一定的優(yōu)勢，并且配套燈具的生產(chǎn)技術(shù)也已步入成熟階段，但是其并不是那么的完美，仍然存在一些弊端，例如能量消耗比較大。對于此，地鐵工程在選擇照明光源的時候，必須根據(jù)工程的實際情況，從而選擇節(jié)能效果比較好且具有一定優(yōu)勢的燈具，例如發(fā)熱量相對比較小、使用壽命比較長且維護成本相對比較低的LED照明燈具，其節(jié)能效果要比傳統(tǒng)的熒光燈效果好。

3.1.2智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計

隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展與進步，人民的物質(zhì)生活水平得到相應的提高，并且對公共場所的照明系統(tǒng)提出更多更高的要求標準，因此，在地鐵工程的電氣設(shè)計節(jié)能中，必須對智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計問題進行全面的分析了解。地鐵車站中的人流量雖然相對比較大，但是其因為各種因素的影響致使其具有高峰和低谷之分，如圖1所示，根據(jù)人流量的實際變化情況分析得出，人流量的大小對照明系統(tǒng)的照度要求也大不相同。鑒于此，在地鐵工程電氣設(shè)計中，盡可能的設(shè)置一些多回路配電，從而構(gòu)建出一套科學且合理的智能照明控制系統(tǒng)，從而滿足于大部分乘客對地鐵現(xiàn)場照明環(huán)境的實際要求。但是在智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中，極有可能遇到一些無法避免的復雜問題，例如投資成本變大、實際操作繁瑣等等，故而，相關(guān)設(shè)計工作人員必須對工作照明、節(jié)電照明設(shè)備的比例進行合理的分配。

3.2供電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計

3.2.1主變電所設(shè)置、主變壓器容量的設(shè)計

在地鐵工程的電氣設(shè)計節(jié)能中，必須根據(jù)地鐵工程的實際狀況，對主變電所進行科學合理的設(shè)置，如果一切條件允許的情況下，可以將主變電所甚至在兩條電力線路的交匯點，并且與供電主線路的位置比較接近，從而保證電力資源的共享，促使其真正達到預期的節(jié)能效果。由于地鐵工程的線路相對比較長，并且每條線路都可能存在多條線路重疊的現(xiàn)象，如圖2所示，因此，盡可能將主變電所的位置設(shè)置在供電范圍的中心位置，從而保證不同主變電所承擔的負荷距離大致相同，將電力在傳輸過程中的能量消耗降到最低。例如：地鐵工程項目對主變壓器容量進行誰的過程中，必須對符合進行科學合理的計算。一般情況下，我國將用電負荷的功率因數(shù)設(shè)定在0.85，但是現(xiàn)階段我國地鐵工程所使用的弱電系統(tǒng)設(shè)備都是自帶UPS裝置，并且UPS系統(tǒng)裝置中自帶無功補償裝置，但是其功率因數(shù)基本上都在0.95以上，因此，在對負荷進行計算時，弱電用電符合的功率因數(shù)最好設(shè)置在0.95或者是更大，在進行負荷計算時，需要根據(jù)實際情況進行合理的取值。

3.2.2中壓網(wǎng)絡接線形式的選擇

在地鐵工程關(guān)于中壓網(wǎng)絡接線形式選擇時必須始終堅持合理分區(qū)和易于調(diào)度的原則進行合理的選擇。無論選擇什么樣的中壓網(wǎng)絡接線形式，首先要做的就是對電氣設(shè)備和電力線路的能量消耗進行全面的分析了解，從而真正達到預期節(jié)能的效果。近些年來，我國在地鐵工程的電氣設(shè)計節(jié)能中，中壓網(wǎng)絡接線形式主要分為放射式以及環(huán)網(wǎng)式等。從電氣設(shè)計節(jié)能的角度出發(fā)對中壓網(wǎng)絡接線進行全面分析，合理運用放射式中壓網(wǎng)絡接線，致使電纜所承擔的總負荷逐漸變小，并且電力線路的損耗也在慢慢的降低，從而保證地鐵工程供電系統(tǒng)的節(jié)能工作順利開展。但是，放射式中壓網(wǎng)絡接線中的電纜數(shù)量以及電纜回路比較多，并且總體投資的成本比較大，除此之外，經(jīng)濟性并未達到預期的效果，并且地鐵工程項目在正常運行的過程中消耗的能源比較大。但是環(huán)網(wǎng)式中壓網(wǎng)絡接線與之相反，其電纜數(shù)量使用比較少，并且經(jīng)濟性能相對比較好，但是電纜承擔的總負荷相對比較大，且電力線路損耗過大，節(jié)能效果沒有放射式中壓網(wǎng)絡接線的效果好。由于環(huán)網(wǎng)式中壓網(wǎng)絡接線具備可靠性和節(jié)省投資等特點，所以我國在地鐵工程中主要采用這種中壓網(wǎng)絡接線形式。

3.3環(huán)控系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計

在地鐵工程電氣設(shè)計節(jié)能中，耗電能力比較大的一項就是環(huán)控系統(tǒng)，同時也是合理運用節(jié)能措施的重點。一般情況下，地鐵工程的環(huán)控系統(tǒng)主要包括隧道通風系統(tǒng)以及車站空調(diào)通風系統(tǒng)等，而車站空調(diào)系統(tǒng)主要包括車站設(shè)備管理用房以及排煙系統(tǒng)等多個部分組成，隧道通風系統(tǒng)主要由排煙以及通風系統(tǒng)等諸多部分組成?，F(xiàn)如今，我國地鐵工程主要采用變頻調(diào)速技術(shù)對環(huán)控系統(tǒng)進行節(jié)能設(shè)計，從而保證能源消耗降低，對電氣設(shè)備的運行狀況進行改善。在地鐵工程的環(huán)控系統(tǒng)設(shè)計中，車站設(shè)備管理用房中的空調(diào)通風系統(tǒng)本身的容量比較少，并且隧道通風系統(tǒng)一般情況下不會運行，從而致使變頻調(diào)速技術(shù)無法發(fā)揮自身的作用。在制冷、制熱空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)中，其使用的電氣設(shè)備所消耗的能量和符合比較大，因此，必須結(jié)合設(shè)備的實際運行狀況對變頻調(diào)速技術(shù)進行合理的應用。一般情況下，地鐵工程中的隧道機每天只在早上開啟1--2個小時，但是環(huán)控系統(tǒng)的設(shè)計容量卻遠遠超出預期效果，從而導致隧道風機運行過程中的能源消耗過大。因此，對地鐵工程環(huán)控系統(tǒng)進行設(shè)計時，要充分考慮隧道風機運行的季節(jié)和工況等因素，結(jié)合變壓器本身的過載能力對變壓器進行選擇。地鐵環(huán)控主要采取空調(diào)季節(jié)、阻塞以及火災等運行模式，由于運行模式大不相同，其所使用的電氣設(shè)備也大不相同，因此，在設(shè)計時必須對這些進行充分的考慮分析。

3.4合理運用太陽能發(fā)電

近年來，太陽能憑借自身的獨特優(yōu)勢特點，如能源豐富、就地開發(fā)利用，不需要運輸、綠色環(huán)保等，成為社會應用最廣泛、最有發(fā)展前景的新型能源。太陽能在實際工程的運用成功的案例數(shù)不勝數(shù)，并且技術(shù)早已步入成熟階段。鑒于此，在地鐵工程比較適合的場所引用太陽能發(fā)電是相對可行的。太陽能自身的發(fā)電容量相對比較小，因此必須對建筑物的電熱設(shè)備以及室內(nèi)外照明進行全面考慮，看其是否適合使用太陽能發(fā)電。節(jié)約能源主要是用各種先進金屬手段對設(shè)備能耗降低，或者是合理運用太陽能、風能等方式的能源代替原有的能源，從而保證能源消耗降到最低。根據(jù)地鐵工程的實際情況，合理利用太陽能、風能等諸多新型能源，從而保證地鐵工程電氣設(shè)計節(jié)能取得預期的效果。例如某地區(qū)是一個太陽能資源相對比較豐富地區(qū)，所以在停車場大庫屋頂以及室外照明等諸多地方可以合理使用太陽能資源，從而保證地鐵工程項目可持續(xù)發(fā)展以及綠色環(huán)保節(jié)能。但是現(xiàn)如今太陽能技術(shù)也存在一些不足之處，就是受氣象季節(jié)因素影響，冬季太陽能的利用率比較低，因此，為了保證地鐵工程項目中用電設(shè)備的可靠性，必須對供電系統(tǒng)向用電設(shè)備另外敷設(shè)供電線路進行合理的設(shè)計，從而保證供電系統(tǒng)正常運行以及用電的安全性和可靠性。

結(jié)語：

綜上所述，對地鐵工程電氣設(shè)計節(jié)能設(shè)計的相關(guān)問題進行深入的研究和全面的分析，從而保證電氣設(shè)計節(jié)能取得良好的效果。鑒于此，未來在地鐵工程電氣設(shè)計的整個過程中，必須對其節(jié)能設(shè)計問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和重點要素等加強重視和關(guān)注，并針對其制定有效的節(jié)能措施與科學性的方法，從而保證地鐵工程電氣節(jié)能取得顯著地效果。

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作者簡介：

林嘉泳，廣州市第二市政工程有限公司，廣東廣州。