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城市轨道交通电气节能设计

发表时间:2017-07-10 作者: 李建华  范越   来源: 互联网
针对轨道交通电气节能设计,主要从各专业的系统设计方案、新型节能设备的应用、新能源的利用以及有效的能源管理入手,对比各种方案的利、弊,并结合注意事项,提出合理、新型的设计方案。

    0 引言

    节能设计需符合国家有关法律、法规、标准及规定的要求,对于轨道交通工程项目,从线路规划、车站及车辆段选址、客流运营组织、车辆及各系统设备选型及维护、系统供电等方面进行合理、节能设计,以避免盲目投资和低水平重复建设。轨道交通是个多专业设计的复杂工程,因此应从各专业多方面全方位系统化地贯彻节能设计。

    1 轨道交通能耗情况简介

    轨道交通能耗主要是电能,还有部分是水、柴油、天然气,折算为标准煤后,各种能耗计人总量并算其占比。柴油以线路巡检车使用为主,量很少,在轨道交通总能耗中可忽略不计;生产生活用水与食堂使用天然气两项一起约占总能耗的1%;剩余99%左右都是电能。

    根据使用类别,电能又可分为列车牵引用电与动力照明等低压设备用电,其中列车牵引用电约占50%一--60%。动力照明等低压设备主要有通风空调设备、给排水设备、照明设备、电扶梯屏蔽门等车站设备、通信监控弱电设备、车辆段工艺维修设备等,其中通风空调设备用电量约占低压设备用电量的40%,车站设备约占20%,其余各专业均约占5%~10%。轨道交通地下车站居多,因此通风空调设备与电扶梯设备较多造成其能耗比重较大。

    了解轨道交通用能情况后,便可针对需要重点节能设计的专业,提出行之有效的设计方案并在后期重点监管。

    2 项目方案节能设计

    2.1 牵引节能设计

    列车牵引能耗是轨道交通中最主要的能耗,且受到很多专业方案设计的影响,因此在牵引用电节能上需主要注意以下几个方面。

    (1)合理的线路方案有助于降低列车的牵引能耗,如尽可能减小长大坡道的提升高度,合理设置节能坡度,站与站间尽量采用最短连接路径。

    (2)行车交路应从配线、客流、交路长度及运营角度等方面进行多方案比选,在满足客流需求的前提下,合理分时段设计运行交路与列车对数,尽量提高列车载乘率,少跑空车,以减少对空车和少乘客车辆的牵引用电量。

    (3)应通过模拟仿真计算,合理布置牵引所,合理选择牵引变压器容量。

    2.2 低压节能电气设计

    轨道交通也因含有相当数量的车站与车辆段而产生大量的低压能耗,特别是地下车站更是用能较大的单体建筑,因此在低压用电节能上需注意以下几个方面。

    (1)线路的选择应尽量避免地下车站埋深过大,否则通风空调与电扶梯这类主要耗电专业设备数量较多,功率加大,会使整个车站的用电大幅增加。

    (2)车站建筑设计应考虑城市规划与周边环境,合理利用资源,根据周边自然环境,结合各专业设计,建立综合节能观念。

    (3)车辆段/场选址应有良好的接轨条件,方便行车组织,提高运营效率,减少列车空走距离、空走能耗。选址应结合市政规划、环境保护等综合考虑。总平面也应根据工艺流程合理布局,以减少不必要的调车与设备运输。

    (4)通风空调系统、给排水系统及车站设备等应根据其工况合理提出控制模式,设计控制系统。全日车站此类负荷变化较大,存在明显的早、晚客流高峰等特征,其自动控制系统应实现系统的季节性与时间性调节,以达到节能运行目的。自动扶梯采用变频控制,无人乘坐时运营速度仅为正常速度的20%,以减少空载耗电量。

    (5)采用就地与集中相结合的无功补偿方式,使功率因数不低于0.9。认真考虑三相负荷的平衡问题,确保最大相负荷不超过三相负荷平均值的15%。