地铁工程电气设计节能

摘要：城市中地铁是一个用电大户，其照明、空调、通风、电梯等设备用电量非常大，而且这些设备必须长时间运行和使用，所以地铁工程的电气设计节能非常有必要。本文即详细阐述了地铁工程电气节能设计的途径。

关键词：地铁工程；电气；节能；照明；变压器

一、节能设计的原则

（一）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。

（二）考虑实际经济效益

节能设计应平衡初始投资与节能收益的关系，不能因为追求更节能而过高地增加建设资金，而是应该让增加的部分投资，能够在几年或较短的时间内通过节能减少下来的运行费用进行回收。

（三）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、地铁工程电气设计节能的途径

1、照明光源选择 现在地铁照明设计中，普遍采用的照明光源为三基色细管径（t8或t5）直管荧光灯和LED灯具。其中荧光灯的光效比较好，而且配套的灯具都比较成熟，目前市场上出现的LED灯具和常规的荧光灯相比较，其寿命比较长、发热量比较小、维护成本比较低，随着技术的进步，其光衰问题有了较好的改善，成本也会有所下降。在不远的将来，LED灯具的普及程度就会超过荧光灯，其带来的节能效果会越来越好。LED作为一种绿色环保节能光源主要体现在以下几个方面：

（1）LED实际上是二极管发光光源，在材料上不会使用到汞；

（2）LED光源的发光效率比较高，实验室发光效率已经达到161lm/w，目前国内大功率工厂生产LED光效也应达到110lm/w，且LED光源的技术目前还处于高速发展时期，未来发光效率将越来越高；

（3）LED光源的寿命长，是荧光灯等一般光源无法比拟的，LED灯在5万个小时时的光衰不超过20%，理论寿命在10万个小时，制约LED灯寿命的因素主要在于LED灯散热问题，随着LED灯驱动电路效率的提高，以及散热方式的改进，LED灯的寿命会越来越长。

2、智能照明控制系统

（1）调光控制 智能照明控制系统调光控制采用数字式调光，同时调光时间长短也可作任意设定。调光模块种类多，调光功率有多种选择。

（2）模式控制 根据地铁运营需要可将所控区域的灯光预先设定为各种模式，如正常模式、节电模式、火灾模式、停运模式等。需要时可通过就地面板控制、时间自动控制、照明终端中央监控控制等。

（3）定时控制 智能照明控制系统时间控制器可将所控区内照明回路进行预编程。根据实际景观需要定时开关一组、多组或区域的照明灯具，可使灯具在设定的时间内以设定的间隔逐次点亮和关闭，并可设置循环。

（二）减少线路上的能量损耗

1、应选用电阻率较小的材质做导线地铁用电线材质均采用铜芯，但同时也要贯彻节约用铜的原则。

2、减小导线长度

首先，线路尽可能走直线，少走弯路，以减少导线长度；

其次，低压线路应不走或少走回头线，以减少来回线路上的电能损失；对于比较长的线路，除满足载流量、热稳定、保护的配合及电压损失所选定的截面外，适当加大一级导线截面。

3、配电应深入负荷中心

某城市地铁1号线一期工程中，在某站配线上方设置有物业开发区，物业开发区宽度18米，长度约150米。在这个狭长区域布置有几十平、上百平不等的经营铺位，在为这些铺位提供可靠配电的同时，必须考虑减小线路损耗。因此，需将配电柜设置在整个物业开发区居中部位，这样，既可以缩短从正线变电所引出的干线电缆长度，又可以减少从配电柜到各铺位的电缆长度，从而有效降低线路损耗。

（四）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。采用变频调速

器，使其在负载下降时，自动调节转速，使其与负载的变化相适应。采用这种方式，可提高电机在轻载时的效率，达到节能的目的。

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。但它是采用可控硅调压，正弦波未导通部分的电能全部消耗在可控硅上，不会返回电网。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。

结语

综上，地铁工程的电气节能潜力很大，应在工程设计过程中精心筹划和计算。在选用节能设备方面，应详细了解其原理、性能和实际应用效果，从技术、经济角度进行比较后，再加以选择，从而真正实现有效节能的目的。