地铁节电照明研究

【摘 要】随着城市轨道交通行业的不断发展，地铁在不断满足人们出行要求的同时，也要不断提升自身的节能降耗水平，才能使整个行业健康发展。文章通过对低压配电系统负荷的分析，提出通过减少配电间工作照明的开通时间，达到节能的目的。因此，自行设计节能装置，并应用于满足要求的配电间，效果明显。

【关键词】地铁照明；低压配电；节电装置；照明设计；节电改造

【中图分类号】U231+.91 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2017）06-0039-03

0 引言

随着中国经济的快速發展，城市化进程步伐逐年加快，城市人口不断增长，城市交通压力也日渐加大。然而，城市化的发展绝不能受困于交通所带来的压力，因此与我们传统的地上交通相对应的地下交通就成为缓解城市压力的新渠道[1]。这就是目前全国各经济强市极力发展的轨道交通。地铁具有舒适、便捷的特点，成为许多城市基础设施的重要组成部分。截至2016年8月，全国已有43个获得国务院批复的轨道交通建设城市，数量仍将逐年上升。

地铁的动力来源于城市供电，耗能巨大。目前，全球性能源危机日益严重，其引发的环境问题也越发突出，地铁作为能源消耗大户，节能降耗对其来说势在必行。在地铁总能量消耗中，地铁照明系统占地铁电力系统总能耗的13%[2]，节能改造原动力巨大。

1 节电改造可行性分析

天津地铁3号线全线共设26座车站，其中位于地下的车站有18座、处于高架位置的车站有7座、地面站设有1座，并设华苑车辆段、小淀停车场各1座。针对天津地铁3号线无人值守变电所的运行现状，本着环保节能的原则，考虑对地面及高架站所设置的变电所内照明进行改造，改造前提条件为在白天光线较好的情况下自然光能够满足变电所内亮度的需要，照度不低于100 LX[3]。经现场查看，具备改造条件的车站共计9座，占1/3。

改造后预期达到的效果：对位于地面站的变电所内的房间，在外界光线良好的情况下，工作照明在白天自动关闭，当进入夜间或白天光线较差的情况下，工作照明系统自动开启，从而达到既保证可靠照明供电又能够有效节能的效果。

改造项目中，在工作照明系统中增加智能控制开关，同时为保证可靠性与其并联一套空开。此外，考虑变电所内设备运行的重要性，对应急照明系统不进行改造，以便发生突发事件时保证变电所内可靠照明。以符合条件的华苑车辆段变电所为例，设备间在白天工作照明断开时照明情况如图1、图2所示。

2 低压配电系统介绍

地铁低压配电系统根据用电负荷的重要性进行了分级，分为一级负荷、二级负荷、三级负荷[4]。

2.1 一级负荷

供电方式：从一、二段母线各引一路电源到设备附近，在设备末端设双电源自动切换箱（相对集中的小容量一级负荷为节省投资而共用一个双电源自动切换箱就近配电）。

一级负荷主要为车站内屏蔽门、通信信号设备、应急照明、主控系统、FAS、SCADA、自动售票、消防等设备提供服务。

2.2 二级负荷

供电方式：从一段或二段母线引一路电源，当所在母线故障时母联开关投入，由另一母线供电。当电网只有一路电源时，允许将其从电网中切除（人工切除）。

二级负荷主要为通风机、污水泵、非疏散用自动扶梯、一般照明、设备房间及区间检修电源等设备提供服务。

2.3 三级负荷

供电方式：由三级负荷总开关引来一路单电源，当一路总进线电源故障时自动被切除，人工复位，在火灾情况下，FAS系统直接切除三级负荷总电源。

三级负荷主要为冷水机组、广告照明、清洁等设备提供服务。

低压配电系统示意图如图3所示。本次改造只涉及工作照明部分。

3 改造实施

天津地铁3号线各车站均配有工作照明配电箱，配电间照明通过配电箱引出线，由各房间照明开关对其进行通断控制。改造时可通过将节电装置串接入配电箱上口电源进线处，即可实现对工作照明开通时间进行控制的目的。

时间控制器作为本次改造所需的重要元件，在电力行业已有很成熟的应用推广，运行可靠，市场上可实现定时控制功能的装置品类丰富，但多为整体封装，设计也较为复杂，且功能过于多样，产品价格也过于昂贵，如果全路网改造，造价过高[5]。供电中心利用本中心技术人员专业知识，进行自主设计研究，绘制图纸，通过公司平台采购物资，完成接线工作，最终组装完成满足要求的节电装置。该节电装置性价比高，功能针对性强，各元器件均为常用件，未封装，后期维护也更为方便。

节电照明改造系统图如图4所示，此项改造只涉及电力专业配电间照明，故将节电装置加装在照明配电箱中电力专业配电间照明空开上口即可。

时间控制器根据设定值，使辅助开关于每日固定时间动作，从而控制照明回路的接通或断开，以此来达到控制工作照明接通时间的目的。例如，夏季设置的情况为每日上午6：00关闭所内工作照明，下午18：00接通工作照明回路，这样白天12 h的工作照明灯即可全部关闭，节约能源，工作照明关闭时长会根据季节有所调整。

如果出现时间控制装置故障或阴天光照不足等情况，可在回路中增加旁路空开，串入回路中。当出现上述情况时，手动将旁路空开合闸，回路导通，这样对变电所施工作业、巡视等工作并不会造成影响。节电照明装置实物图如图5所示。

4 投资与收益

变电所内照明系统包含工作照明和应急照明2个部分，本次改造主要针对工作照明部分。经现场查看，具备改造条件的车站共计9个，包含312支灯管，并将各站电力专业配电间情况进行了统计。统计情况以3号线学府工业区站为例（见表1）。

本次3号线节电照明改造，所需物资包括时间控制器、旁路开关、接线端子排、外挂箱及安装用导线若干等，所需物资费用共计11 796.9元。

对工作照明改造部分灯具以每盏灯40 W计，停电时间以平均8 h计，则每盏灯每年可节约电量为40×8/1 000×365=116.8 kW·h（即116.8度）。

3号线全线工作照明（可改造部分）共计312盏。根据目前电价，以0.8元/度计算，每年可节约电费116.8×312×0.8=29 153元。此为电力专业单条线路情况，随着线路增加，以及后期通信、信号、机电等专业设备间均推广后，节能效果更可观。

5 结论

节约能源在国民经济发展中有着重要的战略意义。目前，全国城市轨道交通建设如火如荼，城市轨道交通系统中配置了大量的设备系统，有必不可少的行车类设备系统，也有为提高服务水平的辅助设备系统，能耗巨大。而地铁作为耗能大户，在城市轨道交通工程中必须考虑各系统节能问题，尽量降低这些设备系统的能耗，提出设备系统运行的节能模式，对整个行业乃至整个国民经济具有重要意义。

参 考 文 献

[1]田金园.浅析我国城市轨道交通现状及发展趋势[J].中国投资，2013（S2）：24.

[2]穆广友.地铁车站照明系统能耗分析及节能对策[J].城市轨道交通研究，2010（8）：35.

[3]庄金迅.城市地铁站照明节能研究[J].铁道标准设计，2010（4）：111.

[4]牟元秩.浅谈地铁低压配电系统[J].铁道建筑设计，

2010（增）：185.

[5]徐小宁.天津地铁变电所节电照明改造[J].科技创新与应用，2014（8）：139.

[责任编辑：钟声贤]

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