对城市轨道交通配电系统设计中的节能方法探讨

道交通的运行成本，从而推动城市轨道交通的进一步发展％本文对城市轨道交通配电系统设计中的节能方法进行探

讨，并提出节能措施。关键词：城市轨道交通；配电系统；节能方法Discussion on Energy Saving Methods in the Design of Urban Rail Transit Distribution SystemLI Zexian(China Railway Sixth Bureau Group Co. , Ltd.，Taiyuan 030000，China)Abstract: Urban rail transit has gradually become the main mode of transportation in cities. With the continuous expan- sionofthescaleofurbanrailtransit，itsenergyconsumptionhasalsoincreased， especialythepowerenergyconsumption

is more serious. Therefore，the energy-saving design of urban rail transit distribution system can reduce the consumption

ofpowerenergy， reducetheoperationcostofrailtransit， andpromotethefurtherdevelopmentofurbanrailtransitLThis paperdiscussedtheenergy-savingmethodsinthedesignofurbanrailtransitdistributionsystem， andputforwardenergy- savingmeasuresLKey words: urban rail transit； distribution system； energy saving methods0引言轨道交通在目前城市公共交通体系中所占的比重呈逐 渐增加趋势， 通方式具有安全性强、节能环保、运效率高 势。相较 统的出行方式，轨道交通具备天然的节

势，但由于轨道交通

轨道 通 压器的 损 指 压器 定负过压器线损，传输的损耗，又称为线损，变压器线损的大 压器绕阻电流的大小。若绕组电流大， 大，

， ， 轨道交通需要使用绕组较小的变压器，以降低线损，如以铜为芯的变压器「匕

较多，其总体 力。在 轨道本。量选择容量大的变压器， 压器的

降低线损和节省成大，依然存在着一定程度上的节

通进行节能减 计时，需要保证其 功 受影响，在 上，减少轨道交通的电能消耗，提高其损耗又称为铁损，由两部分组成：铁芯损耗、漏磁损耗。铁芯材料的质量和制 艺 载低的变压的使用率，增加动力系统的 力。 ， 轨道损 器。

接影响， ， 量选择高效率

通配电系统进行节 计具 要的意义％压器功率的铁芯磁路长度 1。\"对城市轨道交通进行合理的负荷计算轨道交通负荷进行合理的计算后，可以根据计 结果，选择节能效果最优越的变压器容量，达到节能降

功率10W15W表\"不同变压器功率的铁芯磁路长度Tab. 1 Iron core magnetic circuit length of different transformer power型号EI48EI48长/mm50505060

/mm41455060/mm444546/mm 孔距/mm全长/mm 磁长/mm20222426\"24\"26\"25\"3555565862707576791516的目的，减少城市轨道交通不必要的能源消耗％1.1有功损耗20W25WEI 57EI 57184820变压器的有功损耗计算公式：△1=1。+时 4式中，*1为指变压器的有功损耗& 10为 压器在空 的损耗& 1k为变压器在短路时的损耗& B为变压器的 负载率。收稿日期：2018-12-041.2变压器的负载率在满足轨道交通稳定

要求的

上，应尽量使变压器保持在节能效果最佳的负载率，通常情况下，变压器 负载率为80%，其节能效果最佳我国现阶段

轨道通变压器负载率距离这个数 较远，存在很大的节2019 | 10期 | 147电工技术系统解决方案力。工作人员在计 压器负载率时，应选 确的

2 2采用无功措施，减小线路的运行电流计算系数，尽量提升负载率，促使变压器始终处于高效低

无功措施又被称为无功 ，其方式主要分为 高功率，达到减

就地

'：路能耗的运行状态。；

季节的变较差，普通

改变，例如，冬季

式， 以 减

% 后

轨道交通负荷存在阶段性的特点，

的目的。如果具备条件，可以选 的方化，负荷也 通方式效率较慢，

电 %选择轨道交通作为主要的出行段性的特点，如果方式。轨道交通变压器的容量应满

3列车再生制动能量吸收方案统的

其中一压器出现，另一压器的容量 满足

轨道交通 的需要。 ，轨道交通不仅在运行过程中轨道交通车辆的 制 量吸收方案要耗电，其照明系统和广

要耗费大量的电能，为了提高管理效率，可以 明和广告用电独立出来，构建一 用的 。现阶段，我国轨道交通设计缺少完整的 负荷计算方式，致使在负荷计算过程中，无法选 确的计算系数，造成

费问题的出现，例如，部分计

.员选 业负荷的计算系数， 计算负荷与轨道交通运负荷相差 3%负荷计 员

据轨道交通运配电变电器的 负荷确定负荷计算系数，以选择合的变压器，达成变压器节能的目标。2减少线路上损耗的措施损耗是致使轨道交通

损耗大的重要原因，对配电

进行节 计，可以有效降低轨道交通的 •能耗。轨道交通配电系统中存在 配电 ，这些

•上都存在着大

一的电阻，降低了电能的利用效率，造成了电能的消耗4%轨道交通作为一个庞大的工程，其线

量 ， 过程中 电 费 的电观，想要减

上的 ，必须

计环节入手。21减小线路的电阻(1) 选择电阻率低的材料制作线路，如铜芯电缆(如图1所示)和铜芯

％(2) 尽量 的长度。对轨道交通车站建筑进行 合理的设计，使配电 处在负荷的中心点，可以缩配电 的长度， 降低 的电 ， 减 的 %(3) 增大 的 。加大 以减少电流的损失， 在前期 出一定的成本，

轨道交通运限的增加，其成 渐回收。该方法适用 为截较大的电 %图1铜芯电缆Fig. 1 Copper core cable148 I www.chinaet.net I中国电工网中，制动电 安装在各动车内。该方案的优点：控制 、

、应用成熟、功率组合方便；采用调阻控制系统实现对电网的恒压调节，有效地控制了车辆

制

的制动过电压；特 用于间歇的情形； 价格便宜。但制动电阻安装在车辆上，增加了列车 和列车投资，而且由

装置产生的热量接

在隧道内，

隧道和

内的温度升高，增加了环控系统的负担。以上

，重庆轻轨、广州地铁四号线、天津地铁1号 采用了制动电 置在地面的方式，即在轨道交通列车上 置全功率电阻制动装置，而在 牵电 置一 功率吸 % 式 明 ， 改进 的进步％ ，该方

减轻了车量，降低了车辆投资，也 减小隧道内的温升，但增加了供电系统的投资，尤其是在地

置条件困难的情况， 制 电 装 置 置 在 地 ， 增 环 控通增加土建投资，也增加环控

投资％为 制动能量 较好利用的问题，国际主流采用 和

制 量 用方式， 其要 以 3 %(1) 电容

型。电容 型再生制动能量吸收装置主要采用IGBT逆器 车的制 量吸收存储到大容量超级电容器中,电区间内 车 或加速 压降至阀值以， 由 级电容器 牵 量， 到制 量用的 的 % 方 的 点 节 效果 好， 减 车

制动电阻容量，其能量

只 在

牵引系统中，不中压系统，故集中供电和

电方式 用。缺点要在牵 电 置体积庞大的超级电容器， 投资

大；超级电容因频繁处 电状态 使用寿命短,

也增 了

量%(2) 飞轮

型。轮 型 制 量吸收装置的

组成、控制理、

量利用效果与电容

型类似％

要是

件

， 其采用了 吸 量 车 制 产 的电转化为机，

量 机

转化为电能的方式。该方案的优点是装置

密度大，能量转换率高，节效果好，可减小车载制动电阻容量。缺点

投资大， 复杂，且 为国外控制，目前国内暂

系统解决方案电工技术还不具备使用的条件。本已无风险，逆变回馈方式成为再生制动能量吸收装置的

趋势。⑶# 型。型

制动能量吸收装置的 理是，当电压超过阀 ，由大功率电力电子器

制动系统使 器件构成的

4 结语轨道交通配电系统设计中的节能方法种类较多,

应结合 效率， 以 果。母线上吸收电流，将其 为 电能返送至35 kV 电网，并由在 消 制 量或返送回系统。该方案的点是节能效果好，可减小车载制动电阻容量， 量轨道交通的特点，选择合适的节能方法，在满要求的 上，减 损耗，提高能源使用轨道 通配电系统 计的节 效直接回馈到35 kV交流电网，如实现双向逆变还可以在整 机组超负荷 牵 量。综上，电容 型 制 量吸收装置由于体积庞参考文献[1] 赵霖.城市轨道交通工程供配电节能措施分析[J*科技创新

与应用，2018(29):146147.[2] 张高峰.轨道交通网络运营指挥调度大楼供配电系统设计

大、电容器件寿命短、投资大等缺点，其在轨道交通内的

用受限；由 进上受控，飞轮 型 制.量吸收装置在国内轨道交通应用有较大的限制；逆变

型 制 量吸 装置 由在 量，

消 制[J* 现代建筑电气,2017, 8(06)：17-20, 25.[3] 侯红磊，黄建霞.城市轨道交通低压配电系统的设计总结电子制作,2017(Zl ) : 5152.要 ，具 地空间较小、节能效果好点， 成功应用，

国内尚无成熟应用的 ，但在国外已的

和成熟，国内电力电子 [4] 孙建新.城市轨道交通低压配电系统智能化管控终端设计

尤其是目前大功率风电机组并网技术的进步，在技术上基(上接第146页)[J].城市轨道交通研究，2016, 19(05) : 4043, 48.[2] 许斯军，曹奇英.基于可视图的移动机器人路径规划[J].计

算机应用与软件，2011, 28(3) : 220222.3结语近年来无人机控制算法的发展为 用

[3] 李季，孙秀霞.基于改进A-Star算法的无人机航迹规划算

无人机的行业应

法研究[J].兵工学报，2008, 29(7) : 788-792.，电力巡检中无人机的应用降低了

效率。本文以

的成迹规划算[4] Sui Y, Chen X, Liu B. D-star Lite algorithm and its experi­

mental study on dynamic path planning]J]. Microcomputer &

与风险，也大大提高了

法为核心，详细论述了无人机电力 降低了操作员的 试发现， 功

， 效率

度，减少了

过程中 迹员的

ItsApplications， 2015[5] 陈圣群，董林飞.Dijkstra和A-star算法在智能导航中的应用分

析[J].重庆科技学院学报(自然科学版),2010, 12(6) : 159161.[6] 宋岩.基于A-Star算法的进路搜索研究[D].成都：西南交

规划算法的应用过程，使无人机巡检的效率得到进一高,

量。 测数据与

高，算法实用有效。参考文献现问题基本通大学，2014.[7] Lei Y N, Lai W J, Zeng K. Applied Research of Converse El-

star Algorithm in Freedom Vehicle Path Planning[J]. Journal

of Sichuan Ordnance, 2013.[8] 徐宝华，张成文.基于实时数据的DSTAR寻路算法[J].计

算机科学技术，2013.[1]李清泉，李必军，陈静.激光雷达测量技术及其应用研究

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