试论地铁工程的电气设计节能

【摘 要】近年来，随着我国城市建设步伐的不断加快，北京、上海、广州、深圳等城市都已经建成了较为发达的地铁系统，其他省会级城市也正在积极组织或进行地铁工程的建设。在地铁工程的设计中，加强电气节能措施的研究和应用具有重要的意义，也符合节约型社会构建的基本要求。

【关键词】地铁工程；电气；设计；节能措施

在我国现阶段的地铁工程建设中，普遍存在电气能耗较高的问题，不但严重影响到项目的整体经济效益和社会效益，而且对于区域环境也会产生一定的危害。因此，在国内地铁工程的电气设计中，一定要加强相关工艺、技术措施的研究，并且在引入国外成功经验的基础上，逐步构建具有中国特色的电气设计节能体系。

1 地铁工程电气设计节能的基本原则

在地铁工程的设计中，各种节能措施的应用要坚持全面分析、综合考虑的原则，进而才能在满足各种需求的基础上，实现相关电气设备的节能运行。综合分析地铁工程电气设计节能的基本原则，主要表现在以下几个方面：

1.1 考虑工程项目的实际经济效益

在地铁工程的电气设计节能中，要综合考虑区域的社会经济状况，以及工程项目的实际经济效益，各种节能措施的应用必然会增加工程的整体投资，设计人员应考虑到这部分成本在多长时间内可以收回，只有在保证工程项目实际经济效益的前提下，才能按照相关规范和要求进行节能设计。

1.2 满足地铁的基本功能需求

由于地铁工程对于照明度、舒适度、通风性的要求较高，所以，在电气设计节能中，要在满足其基本功能需求的前提下，合理运用各种节能工艺和技术措施，从而实现地铁工程项目的顺利运行。

1.3 节省无谓的能量消耗

地铁工程电气设计节能中，应抓住节能设计的要点，即什么地方需要节能，什么地方不能节省能耗。特别是在关键项目的设计时，设计人员一定要贯彻经济、合理、实用，以及工艺和技术先进的原则，要保证电气设计节能方案具有可行性，而不是刻意的追求能耗降低。

2 地铁工程电气设计节能的具体措施

在地铁工程设计中，由于涉及到的电气设备、系统较多，在各种节能措施的应用中必须注重其经济性、合理性与适用性，否则会起到“事倍功半”的效果。结合笔者多年地铁工程电气设计经验，提出以下具体的节能措施：

2.1 照明系统的节能设计

2.1.1 照明光源的选择

在地铁工程中需要使用大量的照明设备，也是能量消耗的关键项目，所以，科学进行照明光源的选择是极为重要的。目前，国内在地铁工程设计中，选用的照明光源以T5、T8等型号的直管荧光灯为主，此类光源的光效相对较好，配套灯具的生产技术也较为成熟，但是却存在能耗较大的弊端。因此，在今后的地铁工程照明光源选择中，应尽量采用节能效果更为优越的LED灯具，其具有发热量小、寿命长、维护成本低等特点，节能效果明显优于传统的荧光灯。

2.1.2 智能照明控制系统的设计

随着国内人民群众生活水平的提高，对于公共场所的照明要求也在不断提升，所以，在地铁工程的电气设计节能中，一定要注重智能照明控制系统的设计问题。地铁车站中的人流量较大，但是存在高峰与低谷之分，根据人流量的变化情况，对于照明系统的照度要求也不一样。因此，在地铁工程的电气设计中，要尽量设置多回路配电，构建一套智能照明控制系统，以满足乘客对于照明环境的实际要求。但是在智能照明控制系统的设计中，有可能遇到投资增加、操作繁琐等问题，设计人员一定要合理分配工作照明、节电照明设备的比例。

2.2 供电系统的节能设计

2.2.1 主变电所设置、主变压器容量的设计

在地铁工程的电气设计节能中，要合理进行主变电所的设置，最好选择在两条电力线路的交汇点，并且尽量靠近供电主线路，这样既实现了电力资源的共享，而且达到了预期的节能效果。由于地铁工程的线路较长，而且多数存在线路重叠的现象，在主变电所的位置选定时，要尽量位于供电范围中心，以保证不同主变电所承担的负荷距离基本相等，从而减少电力在传输过程中的能量消耗。例如：在地铁工程的主变压器容量设计时，必须合理进行负荷计算，国内一般是将用电负荷的功率因数设定为0.85，但是现阶段使用的弱电系统设备通常都是自带UPS装置，UPS系统中包括自带无功补偿装置，实际上功率因数基本上实在0.95以上，所以，在进行负荷计算时，弱电用电负荷的功率因数需要取0.95或更大，在负荷计算时需合理取值。

2.2.2 中压网络接线形式的选择

在地铁工程中压网络接线形式的选择时，以坚持合理分区、易于调度的原则。无论选取何种接线形式，都要注意电气设备和电力线路的能量损耗，进而达到节能的目的。目前，国内在地铁工程的电气设计中，常见的中压网络接线形式主要有：放射式、环网式等。从电气设计节能的角度进行分析，放射式中压网络接线中，电缆承担的总负荷相对较小，电力线路的损耗也明显降低，对于地铁工程供电系统的节能具有重要的作用。但是放射式中压网络接线中的电缆数量、电缆回路较多，总体投资也较大，其经济性相对较差，而且在工程项目运行中也存在能耗较高的弊端。环网式中压网络接线中，电缆数量相对较少，经济性能良好，但是电缆承担的总负荷较大，电力线路损耗也相对较大，其总体节能效果略差于放射式中压网络接线。但是环网式中压网络接线的可靠性较好，而且具有节省投资的特点，国内目前主要采用此种中压网络接线形式。

2.3 环控系统的节能设计

在地铁工程电气设计节能中，环控系统是耗电量较大的项目之一，也是运用节能措施的关键环节。地铁工程的环控系统主要包括：车站空调通风系统、隧道通风系统等，其中车站空调通风系统由站台公共区、车站设备管理用房、车站站厅的空调通风/排烟系统组成；隧道通风系统由区间隧道活塞通风机械、车站屏蔽门外的排热/排烟/通风系统组成。目前，国内在地铁工程环控系统的节能设计中，主要是应用变频调速技术，不但可以节省大量的能源，而且也改善了电气设备的运行工况。在地铁工程的环控系统设计中，车站设备管理用房中空调通风系统的容量相对较小，隧道通风系统平时很少运行，采用变频调速技术的作用不明显。而制冷、制热空调循环水系统中，由于电气设备的运行负荷较大，所以，应根据其实际运行情况，合理应用变频调速技术。

例如：地铁工程中的隧道风机，正常情况下每天早上只需开启1-2个小时，而环控系统的设计容量却明显过高，这必然增加了隧道风机运行过程中的能耗。因此，在地铁工程环控系统的设计时，要根据隧道风机运行季节及工况不同，合理选择相应的变压器，并且考虑到变压器的实际过载能力。通常情况下，地铁环控运行模式可以分为：空调季节、非空调季节、阻塞、火灾等，煤种运行模式需要的电气设备有所不同，设计时一定要进行全面的分析。

3 结束语

在我国各大中城市全面加快地铁工程建设的背景下，相关单位和技术人员一定要加强对于电气设计节能问题的研究，并且在设计工作中要综合分析经济、工艺、技术等方面的影响因素。另外，在地铁工程的电气设计节能中，要注重新型节能设备的研发和应用，并且积极引进外国的先进工艺和技术经验，从而构建具有中国特色的电气设计节能技术体系。

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，2004：44-49.

[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，2005：29-48.

[3]注册电气工程师执业资格考试复习指导教材委会.注册电气工程师执业资格考试复习指导书[M].北京：中国电力出版社，2007：112-125.