Study on the Relationship between Equipment Selection and Life Cycle Cost of Subway Power Supply System
张梅 ZHANG Mei
（中交机电工程局有限公司，北京 100032）
（CCCC Electrical and Mechanical Engineering Bureau Co.，Ltd.，Beijing 100032，China）
摘要：在社会发展新时期，我国轨道交通项目发展速度规模逐步扩大，对城市轨道交通供电系统设备应用性价比提出了越来越高的要求。为了更好地实现地铁供电系统设备低消耗、高质量、低维护的发展目标，需要突出价值工程发展理念，在地铁工程建设中选取全寿命周期中费用相对较低的产品。设备全周期内费用就是根据地铁工程项目建设要求，从相关设备购置到退出运行全过程产生的间接费用。不同规格设备由于厂家生产规模、技术工艺等方面具存在较大差异，需要对全寿命周期费用进行控制。
Abstract: In the new era of social development, the development scale of China's rail transit projects has gradually expanded, and higher and higher requirements have been placed on the cost performance of urban rail transit power supply system equipment. In order to better realize the development goal of low consumption, high quality and low maintenance of metro power supply system equipment, it is necessary to highlight the value engineering development concept and select products with relatively low cost in the whole life cycle in the construction of subway engineering. The cost of the equipment during the whole period is the indirect cost incurred from the purchase of the relevant equipment to the exit of the operation according to the construction requirements of the subway project. Due to the large differences in the production scale and technical processes of different specifications, it is necessary to control the life cycle cost.
关键词：地铁；供电系统；设备选择；全寿命周期费用
Key words: subway；power supply system；equipment selection；life cycle cost
中图分类号：U231+.8 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）35-0266-02
0 引言
随着我国城市化进程不断加快，城市轨道交通工程项目范围不断扩大。随着相关技术发展，各地建设部门在地铁工程项目施工建设过程中对地铁机电设备的选择提出了较高的性价比要求。相关人员可以应用全寿命周期成本分析方法为供电系统设备选择提供相关参考依据。这种方法能够实现设备的有效维护管理，确保系统设备应用管理质量能够有效提升。要合理选择地铁供电系统设备，控制系统投资与运营成本，为工程项目建设发展提供参考意见。
1 地铁供电系统设备特点分析
从现有地铁供电系统实际构成来看，供电系统主要由动力供电系统、主变电站、供电网络、牵引供电设备和PSCADA系统等部分构成，在地铁项目建设过程中设备投资费用占据比重较大。加上供电系统实际运行负荷较大，主要是由各个不同的子系统共同组成，具有较多接口，各个系统在实际运行过程中能够形成相应制约作用。从设备类型的角度来看，有很多类型，主要包括电缆、变压器、开关和保护设备。大多数的设备实际具有较大的体积和重量，这就对操作和运行环境提出了更高的要求，才能保障供电系统能够具有良好的稳定性与可靠性，这就需要降低系统运行资源消耗量，确保设备能够有效选型[1]。
2 地铁供电系统设备选择与全寿命周期成本的关系分析
2.1 设备选择要求分析
在城市地铁的实际运行中，各种设备运行的主要能量来自供电系统，系统运行稳定性可为地铁运行提供重要的动力保障。从供电系统实际运行状况来看，系统中更多的供电设备需要在相对恶劣的运行环境中运行，运输难度大，且设备应用的耐久性会受到不同程度影响。在设备选择过程中，需要分析相关要求，以确保电源系统设备具有30年的设计寿命。然后，对设备的实际应用周期进行综合成本评估，最终确定设备选型。相关人员需要分析设备投资成本，探索设备维护成本、功耗成本、设备运输成本等，确保设备安装应用之后能够促进地铁项目稳定运行，有效提升设备经济效益，从而提升地铁项目社会效益[2]。
2.2 设备全寿命周期费用
采取全寿命周期成本法分析成本，设备在整个生命周期中会有不同的成本，需要综合分析各种成本。主要有设备购置费、运输费、安装调试费以及运转维持费等。在过去地铁项目建设过程中，相关部门仅仅是通过技术要求以及规格参数对设备价格进行比较，然后选择实际投标价格较低的设备，合理控制项目投资成本。但是却严重忽视了设备在后期运行过程中会产生较多费用，设备在实际应用中产生的各类费用都会导致地铁项目运营单位承受较大经济压力。在供电系统设备选择过程中分析设备全寿命周期成本，可以保持设备基本应用性能，对设备产生的各类费用值进行控制，确保项目建设投资成本能够有效降低。分析了设备全寿命周期成本的基本构成，为各种大型设备选型提供参考基础，便于控制成本。此外，需要对设备应用功能与相关关系进行定位，选取更多高效、实用、稳定、节能、安全的设备。相关部门还需要对应用设备一次性投资和多项运营费用构成进行探析，拟定费用降低方法，便于对费用产生进行合理控制。
3 基于全寿命周期成本的地铁供电系统设备选型探析
3.1 变压器设备选择
在全寿命周期中，变压器设备在长期运行中会产生较大的负载损耗。从目前地铁项目实际运行情况来看，地铁变压器在空载和负载运行下的损耗都很大，对地铁项目运行效益产生了较大影响，所以当前相关部门在选取设备过程中需要重点分析降能耗问题。可以选用高导磁冷轧晶粒取向硅钢片，能够对运行损耗问题进行有效控制。现阶段可以应用的低损耗变压器主要有SC10与SC11，在实际选取过程中需要对系列设备价格以及损耗费用进行综合性比较。在固定容量状态下，SC10系列变压器设备应用费用值较低，所以在设备选取过程中可以优选。目前变压设备在实际选取过程中容易受到较多影响要素影响，导致接触网故障等问题发生。所以变压器选取过程中需要提升其抗短路能力，延长设备应用周期，确保供电系统能够安全运行。在变压器选取中还要对绝缘等级以及绑扎工艺变压器精心优选，能够确保变压器抗短路能力有效增强[3]。
3.2 电缆选择
线路电缆选用至关重要，结合功地铁项目运行基本现状对电缆应用材料、电缆结构以及生产制作工艺进行分析，确定电缆应用材料全寿命周期。在具体选用过程中，需要对抗老化能力以及坚固结构的电缆进行优选，这样能够确保设备稳定运行。电缆选取低烟无卤电缆，这样当电缆燃烧之后不会释放出卤酸气体，不会对较多运行设备与人体健康构成较大威胁。地铁运行环境相对较差，加上实际密度与空间受限，各类毒害气体长时间累积会产生较大危害。所以为了提高相关工作人员安全性，需要对电缆材料优化选取。此外还需要对电缆材料基本敷设环境进行分析，避免电缆受到较多外部影响要素损坏。
3.3 开关设备选择
开关类设备也是地铁供电系统设备重要组成，在开关设备选取过程中需要加强后期运行维修费用的关注。有较多设备在实际投入运行之后需要倒闸作业，还需要对运行故障进行分析。所以当前在设备实际选取过程中，对设备操作次数进行分析，对设备大修过程中产生的费用进行控制。开关柜基本应用寿命对系统运行较多环节会产生较大影响，比如开断短路电流以及闭合短路电流，所以在开关设备选取中需要优先选用关断容性电流能力。目前地铁供电系统在实际应用中开关柜设备类型较多，比如空气绝缘型等，其中SF6气体绝缘型在实际应用中结构稳定性较强，从长期应用现状来看，设备维修次数较少，所以可以优先选用。
3.4 保护监测控制设备选择
在保护监测设备选用中，需要顺应当前技术与设备基本发展趋势，目前在供电系统运行中需要合理布设监控设备，确保系统能够稳定运行。当前保护监控设备主要朝着综合化、智能化、微机化方向发展，需要对电子元件全寿命周期费用进行分析，然后综合探究设备在应用中电磁抗干扰能力。地铁在实际运行中，各类设备要在较大的电磁干扰环境下运行，所以设备需要具备基本的抗干扰能力，建立较为完善的抗干扰保护系统。在设备应用之前，相关技术人员需要通过反复试验检测，判定设备EMI性能。然后对功能单元基本构成与软件应用结构进行分析，确保测控系统全寿命周期费用能够得到全面分析。从目前基本应用现状来看，有较多保护测控系统应用软件与设备功能较为复杂，部分软件在实际控制过程中都是通过英文操作界面控制，对于运营维护人员技术能力具有较大要求。如果选取此类设备，相关部门在技术人员培训过程中需要投入较多费用，合理选取相关设备。还要对设备供电系统产生的各类故障进行修复与检测，便于系统能够稳定运行。
随着当前软件技术快速发展，智能化软件应用更新速度加快，对硬件性能具有较大要求，需要投入的资金成本较高。在运行可靠性方面，需要根据地铁供电系统运行应用要求提升软件智能化发展程度，便于对各类故障进行有效检测，及时解决故障，能够恢复供电。比如在电力监控系统中，主要应用功能就是对各个供电系统设备进行控制与监视，然后从实际应用中对各项功能进行强化。但是在实际应用中会导致软件应用复杂性有效提升，投资效益难以获得较快发展。
4 结语
总而言之，在地铁供电系统设备选取过程中，需要对设备全寿命周期费用进行分析。在设备选用过程中不能单方面重视初始阶段的投资费用，需要对设备全寿命应用周期费用进行分析。在设备选取过程中通过全寿命周期费用较低的设备才能确保系统稳定运行，而后追求最佳投资费用，确保成本与能耗有效降低，能够在安全基础上稳定运行，推动城市轨道交通全面发展。
参考文献：
[1]田胜利.地铁供电系统设备选择与全寿命周期费用的关系[J].供用电，2003，20（6）：51-53.
[2]杨振宇.试析地铁供电系统设备选择与全寿命周期费用的关系[J].电子世界，2017（3）：82，84.
[3]谢昌富.深圳地铁牵引供电系统抗短路性能研究[J].机车电传动，2007（1）：42-45，67. |
