《地鐵供配電節(jié)能研究5000字（論文）》

城市軌道交通供配電的節(jié)能研究報告摘要:隨著我國人口的增加，城市交通擁堵問題日益嚴重。目前，交通擁擠是我國的一個嚴重問題。因此，城市鐵路可以有效解決道路交通擁堵問題。近年來，中國加大了城市軌道交通建設(shè)的力度。由于鐵路建設(shè)需要消耗大量的電能，因此有必要探索城市軌道交通工程的節(jié)能問題。節(jié)能是中國經(jīng)濟和社會發(fā)展的長期戰(zhàn)略。節(jié)能潛力的軌道交通系統(tǒng)的節(jié)能措施的研究就顯得十分重要。本文主要對城市軌道交通規(guī)劃供配電的節(jié)能措施進行了研究和分析。關(guān)鍵詞:城市軌道交通;供配電;電節(jié)能措施在不久的將來，城市軌道交通將逐漸成為交通運輸?shù)囊淮蠓较?。?jù)統(tǒng)計，目前我國14個部委已完成城市鐵路建設(shè)，大部分大城市和一線城市已建成。但在不久的將來，二三線城市的城市軌道交通也有望逐步興起。由于良好的供電系統(tǒng)對城市軌道交通系統(tǒng)非常重要，管理單位需要選擇節(jié)能、合適的導(dǎo)線和變壓器容量，以降低供電系統(tǒng)的能耗。城市軌道交通是指在特定的城市軌道上運行的車輛。城市軌道交通可分為有軌電車、磁懸浮、地鐵、單軌等主要類型。近年來，城市鐵路運輸具有安全、高速、準(zhǔn)點、環(huán)保等優(yōu)點，受到了廣大旅客的青睞和國家的大力支持。1.城市軌道交通概述1.1軌道交通的發(fā)展現(xiàn)狀因為中國是一個發(fā)展中國家，在這個方向上起步很慢。2000年，中國才在北上廣為使用。據(jù)全面統(tǒng)計，全國鐵路開通165條，達到5033公里。地鐵占總里程3884公里的77.2%。其余119公里是另一輛城市軌道交通車輛?，F(xiàn)在節(jié)能問題擺在我們面前。在過去幾年中，由于過度收集和利用資源，我國出現(xiàn)了供應(yīng)不足的情況。合理的能源節(jié)約和資源循環(huán)利用可以滿足我國軌道技術(shù)未來的發(fā)展戰(zhàn)略。目前，工薪族的出行方式仍是自行車和電動車，事故率高，出行安全得不到保障。因此，發(fā)展城市軌道交通可以有效地減少交通事故的發(fā)生。2018年，中國軌道交通項目投資5000億元，項目資金計劃394320億元。1.2城市軌道交通供電系統(tǒng)構(gòu)成城市軌道交通供電系統(tǒng)是城市循環(huán)運輸系統(tǒng)是為機車和電氣設(shè)備提供電能的系統(tǒng)。電氣照明和電力監(jiān)控系統(tǒng)是其組成部分。高壓輸電系統(tǒng)是城市中的一個電網(wǎng)，主要作為外部電源向城市循環(huán)系統(tǒng)提供電能，牽引供電系統(tǒng)為主要驅(qū)動變電站的電動汽車的運行提供電能。接觸網(wǎng)等組成部分。供電系統(tǒng)不僅為通信、信號等設(shè)備供電，還為車站、照明、水泵、風(fēng)機等不同動力機械供電。當(dāng)高壓線路到達每個城市時，通常會降低當(dāng)?shù)刈冸娬荆ㄈ?5-10kv）的電壓水平，并將其送至附近的電廠。根據(jù)城市電網(wǎng)的具體情況和牽引條件，軌道交通的牽引可以通過變電站的高壓線或以下電壓等級的城市電網(wǎng)獲得。為了降低系統(tǒng)電壓以滿足直流動作的要求，需要安裝一個主降壓站。城市軌道交通系統(tǒng)的變電所一般為牽引變電所、降壓變電所、牽引降壓變電所、牽引變電所和動力變電所（或高壓變電所），牽引變電所是僅向地鐵電動車輛供電的變電所，下行變電所是將lOkV的電源安裝在80KV/220V的變電站上，提供能量和能量。降壓變電站及其后部稱為牽引供電系統(tǒng)。2.供電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計2.1主變電所選址方案主變電所的位置應(yīng)滿足安全可靠要求，靠近道路中心，靠近軌道交通位置，并滿足中波網(wǎng)電壓降、線損等經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)的要求。主變電所位于市變電所附近，是一座多條輸電線路的車站，交通便利，降低了高壓輸電線路的建設(shè)成本，方便了設(shè)備運輸和電力線路接入，降低了中壓線路的建設(shè)成本。方便使用中壓電纜。在保證地鐵供電系統(tǒng)安全可靠運行的前提下，主變電所的選址減少主變電所設(shè)置的場景數(shù)量，實現(xiàn)多條配電線路的共用，減少城市資源和能源的消耗。2.2采用高供電電壓等級減少電網(wǎng)線路損耗措施現(xiàn)有城市軌道交通中的電壓電源網(wǎng)絡(luò)一般有35kV、20kV、10KV電壓等級、35kV和其他低壓電壓等級。35kV中壓電網(wǎng)輸電半徑大，容量大，損耗小。國內(nèi)鐵路運輸供電系統(tǒng)應(yīng)用非常成熟，lOkV中壓電網(wǎng)的輸電半徑和容量小，損耗較大，35kV供電電壓等級用于行車景觀小的城市有軌電車。與lOkV供電電壓等級相比，節(jié)能效果更加的明顯，可以有效的降低變壓器損耗和線路損耗，。2.3降壓變電所設(shè)計時所需注意事項在變電站選址時，要根據(jù)變電站的規(guī)模、類型和費用來判斷是否適合建設(shè)例如，車站變電所必須建在一個站臺上，根據(jù)不同車站的不同規(guī)模，適當(dāng)建設(shè)一、二個變電所。如果建設(shè)兩座變電站，一座變電站必須作為后續(xù)變電站建設(shè)，另一座變電站是降壓變電站建設(shè)，當(dāng)?shù)氐某鞘熊壍澜煌ê艽蟪潭壬先Q于國家的實際情況。在牽引變電所區(qū)段，牽引變電所與電站合建牽引式車站。例如，在環(huán)氧樹脂絕緣的1250kva變壓器中，空載損耗約為2kw，負載損耗約為10kw。通過計算，得到了40%～100%的效率，且效率在90%以上。對于電力變壓器的選擇，不僅要滿足最佳負荷率，而且要滿足變壓器在不同運行方式下的功耗標(biāo)準(zhǔn)，即變壓器必須滿足以下條件。在變壓器正常運行階段，能滿足供電過程中的所有負電荷，其他變壓器需滿足供電范圍內(nèi)其他一、二次負荷的用電需求。用一臺變壓器計算運行所需的負載，即可確定變壓器的電容，用同時運行的兩臺變壓器的負載計算位進行校驗。2.4降壓變電所設(shè)計(1)降壓變電所選址根據(jù)車站的類型、規(guī)模和負荷，吸積變電所的位置盡量靠近負荷中心，便于設(shè)備運輸，使車站變電所盡可能設(shè)置在本級。根據(jù)站點規(guī)模設(shè)置一到兩個向下內(nèi)容。當(dāng)設(shè)置一個降壓站時，一個為降壓站，另一個為后續(xù)站。設(shè)置降壓變電所必須按照綜合基地和倉庫實際需要。在牽引變電所的站房里，翻轉(zhuǎn)變電所和牽引變電所合二為一為牽引下行混合變電所。(2)配電變壓器容量選擇隨著科學(xué)技術(shù)的日益進步發(fā)展，配電用干式變壓器的空載損耗也變得很小，變壓器的最佳效率范圍不斷增大。廠用環(huán)氧樹脂1250kva變壓器的空載損耗為2.16kw，負載損耗為10.01kw。功率因數(shù)為0.9時，負載因數(shù)為40070～100%，效率在89%以上。在選擇電力變壓器容量時，需要保證正常運行時，向木材供電范圍內(nèi)的所有用電負荷供電。當(dāng)一臺變壓器斷開時，另一臺變壓器滿足電源范圍內(nèi)同時運行的所有一次和二次負荷功率要求。變壓器的電容由一臺變壓器的負荷計算值確定，同時由兩臺變壓器的負荷值進行測試。(3)使用全壽命周期成本法選擇變壓器目前，國內(nèi)大多數(shù)變壓器用戶在選擇變壓器時只注重初始投資，而不關(guān)心變壓器壽命周期內(nèi)的空載損耗和負載損耗。也就是說，沒有充分考慮設(shè)備的生命周期成本。這就造成了變壓器在使用中的巨大損耗，從而增加了運行成本。初期投資較高，但從生命周期角度看，總投資較低。因此，應(yīng)采用低損耗變壓器來降低損耗。非晶態(tài)合金變壓器由于無負載損耗，在節(jié)能效果上優(yōu)越，但由于成本較高，可以適當(dāng)使用。SC(B)13系列或低損耗節(jié)能變壓器推薦選用變壓器。2.5無功補償及濾波治理地鐵車站變電所低壓側(cè)功率因數(shù)一般可達0.8以上，有的可達0.95以上。根據(jù)國內(nèi)地鐵運營經(jīng)驗，降壓變電所低壓側(cè)一般不需要設(shè)置無功補償裝置，如果用電量較低（夜間停運），大井電纜的電容性負載會造成主變電所110kv側(cè)無功補償。這會給電網(wǎng)帶來無功功率。在城市軌道交通中，設(shè)置動態(tài)無功補償和濾波裝置，對系統(tǒng)的無功功率進行動態(tài)調(diào)節(jié)，對系統(tǒng)的總諧波進行統(tǒng)一控制。該方案不僅滿足了電力和諧波的要求，而且提高了系統(tǒng)的電能質(zhì)量，降低了系統(tǒng)損耗，對節(jié)能環(huán)保起到了一定的作用。2.6電力公司的智能發(fā)揮作為電力供應(yīng)商，電力公司可以影響一些項目的進度和質(zhì)量。隨著我國電網(wǎng)的不斷發(fā)展，我國電網(wǎng)覆蓋面越來越廣，電力公司的地位也越來越突出。電力公司可以向施工單位提出合理化建議，消除施工中的一些隱患。通過消除或抑制施工中未被滿足的設(shè)備，電力公司在電網(wǎng)布局規(guī)劃中將更加有效，在未來任務(wù)中達到最大的效果，質(zhì)量始終是重要的，而工程質(zhì)量是最基本和最重要的保證。2.7照明節(jié)能設(shè)計照明系統(tǒng)優(yōu)化照度設(shè)計，優(yōu)化廣告照明布局。在滿足國家照度要求的同時，盡量減少光源的數(shù)量。在地面的建造中，自然光被最大化，門和窗被合理地設(shè)計，并且自然光被并入內(nèi)部用于照明。建議使用高效節(jié)能燈。主流的節(jié)能燈主要是T5燈管和LED燈。節(jié)能燈可以節(jié)省大約10%到20%的能源。考慮車站照明的智能照明控制系統(tǒng)，根據(jù)現(xiàn)場的實際行車條件，如客流場景和外部自然光條件，調(diào)整車站照明亮度，實現(xiàn)了優(yōu)良的柔性和可靠性控制。通過采用預(yù)先設(shè)定的控制方式和控制元件，降低照明能耗，準(zhǔn)確設(shè)置和管理不同環(huán)境下的照度，達到良好的節(jié)能效果。車站設(shè)施設(shè)置應(yīng)急照明。地鐵工程一般采用長明燈運行方式，大部分設(shè)備室無人值守，人員只能進入巡視。因此，建議在設(shè)施空間設(shè)置應(yīng)急照明開關(guān)系統(tǒng)。當(dāng)操作人員巡視時，打開電燈開關(guān)，離開房間時切斷大部分照明。發(fā)生火災(zāi)時，應(yīng)急燈自動點亮，保證人員疏散和應(yīng)急工作的需要3.列車再生能的有效利用目前，鐵路車輛的制動方式是電氣化組合制動。一般來說，首要的選擇是使用再生制動。在車輛不能被吸收的情況下，可以喚醒消耗再生能量的電阻制動，以防止電壓進一步升高。這些可再生能源井并沒有被車輛完全吸收，但其中一些被車輛組的阻力轉(zhuǎn)化為熱能，最終加熱隧道內(nèi)的空氣，加速空氣中負電荷的流速。這就消耗了大量的能源，增加了車輛的運行維護成本。目前，有四種能量吸收裝置可以解決這一問題。分別為電容耗能型、電阻蓄能型、逆變蓄能型、飛輪回饋型。3.1電容耗能裝置電容式耗能裝置主要采用IGBT逆變器來吸收能量。當(dāng)車輛啟動或加速時，釋放所需的電能。電容耗能裝置的優(yōu)點是能充分利用能源，具有良好的節(jié)能效果。電容耗能裝置可由變電所直流系統(tǒng)或牽引網(wǎng)直接轉(zhuǎn)換，不會對系統(tǒng)造成損害。該裝置便于維護和清洗。但缺點是經(jīng)濟成本高，節(jié)能效果差，個別電能無法回收。3.2電阻蓄能裝置在電阻耗能型的制動動力吸收器中，能量通常通過恒壓吸收來回收，吸收功率比的確定通常由直流母線的電壓和斬波來確定結(jié)果，吸收的電功率改變并且電壓保持在預(yù)定范圍內(nèi)恒定。通常，電阻蓄能裝置吸收電阻會產(chǎn)生能量消耗。電阻蓄能裝置具有操作簡單、維護成本雖然低，但其缺點依舊十分明顯。例如，當(dāng)汽車流的再生制動能量消耗發(fā)生在吸收電阻中時，通常很難使用，能量積累可能導(dǎo)致溫度上升。為此，電阻柜必須分開安裝，始終保持環(huán)境恒溫，并提供通風(fēng)機，否則在高溫下會消耗兩次，就會浪費能源。3.3逆變蓄能裝置逆變器反饋式再生制動能量吸收裝置的電子部分由三相逆變器和高輸出晶閘管組成。當(dāng)逆變器功率較大且與變流器的母線相連時，交流線路必須與交流電網(wǎng)相連。如果產(chǎn)生的電壓超過一定范圍，逆變蓄能裝置就會以這樣的方式喚醒，直流母線通過逆變器連接，線路中的電流被吸收，電流再循環(huán)的效果，電流直接反饋到交流電網(wǎng)。逆變蓄能裝置的主要優(yōu)點是節(jié)能效果最明顯，結(jié)構(gòu)簡單。只有晶閘管的三相逆變器需要冗余的儲能裝置和電阻，對環(huán)境硬件的要求不高。但是，也有一些缺點。反向過程影響電網(wǎng)質(zhì)量，降低電網(wǎng)質(zhì)量。同時，還需要安裝變壓器等再分配設(shè)備，布置空間也很必要，影響應(yīng)用范圍。3.4飛輪回饋裝置飛輪回饋裝置可以跟蹤并確定電壓和低音。如果確定需要吸收再生電能，則加速飛輪以吸收能量。在列車啟動階段，變電所自動判斷和控制低速飛輪。因此，發(fā)電機可以向牽引網(wǎng)提供電能。在此步驟中，始終執(zhí)行電壓控制以穩(wěn)定電壓。由于飛輪回饋裝置這項技術(shù)現(xiàn)在還處于初級階段，許多因素?zé)o法確定，因此在其使用壽命、維修保養(yǎng)周期等方面存在諸多不確定性，而更成熟的行為則需要確定相應(yīng)的維修策略，相比目前技術(shù)上的容量積累再生制動吸能副需要更多的資本設(shè)備投資。但由于其可觀的節(jié)能效果，最終還是有著豐厚的收益繼續(xù)進行支持性研究。4.結(jié)語目前，由于我國的地鐵運行距離不斷增加，而且地鐵數(shù)量不斷增加。我國的電力工業(yè)在確保地鐵安全有序運行的前提下需要穩(wěn)步發(fā)展。其交通運輸路徑的發(fā)展可以充分反映國家的經(jīng)濟能力。在我國城市軌道交通建設(shè)中，可以通過改變運行電壓、運行方式和節(jié)能技術(shù)，提高節(jié)能效果。目前，我國正處于發(fā)展的瓶頸階段，鐵路運輸在建設(shè)中。同時也處在保證建筑能耗的重要環(huán)節(jié)階段。本文詳細分析了我國鐵路運輸企業(yè)供配電節(jié)能措施，并對此提出了城市軌道交通供配電節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，為我國更好地建設(shè)鐵路運輸企業(yè)節(jié)能措施提供了相關(guān)參考價值。

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