Oпыт энергосбережения в осветительных установках московского метрополитена

В. А. Хромкин, главный энергетик Московского метрополитена

Государственное предприятие "Московский метрополитен" является транспортным предприятием, осуществляющим пассажирские перевозки в городе Москве.

Московский метрополитен - один из крупных потребителей электроэнергии в системе Мосэнерго: ежедневный расход свыше 4,5 млн. кВт·ч, т. е. метрополитен потребляет электроэнергии свыше 4,5% от потребления города и примерно 2% от потребляемой энергии в системе Мосэнерго.

На балансе метрополитена находится свыше 4 000 единиц подвижного состава; 162 станции; 258 электроподстанций; 800 тысяч световых точек; 8 879 км кабельных линий; 270 систем теплоснабжения; 548 эскалаторов общей протяженностью 61,4 км; 562,0 км тоннелей; 757,85 км пути и много другого оборудования.

Основными потребителями энергоресурсов на метрополитене являются службы: подвижного состава, электроснабжения, эскалаторная, электромеханическая, сигнализации и связи, движения.

Примерно 7-8% электроэнергии в общем балансе метрополитена потребляется осветительными устройствами.

В часы работы метрополитена электрические светильники на пассажирских станциях должны создавать достаточную освещенность и наилучшим образом увязываться с архитектурным оформлением станций. Проблемы повышения надежности осветительных установок метрополитена как никогда остро встали в наше время.

В наш обиход все более прочно входят понятия "вандализм", "терроризм", "повышение тарифов на стоимость электроэнергии" и надбавки к стоимости электроэнергии за ухудшение показателей качества по вине потребителей.

Решения этих проблем теоретически известны давно:

1. Максимальное приближение источника питания к источнику света в сетях аварийного освещения.
2. Использование новых, более надежных в эксплуатации, светильников с легкозаменяемыми элементами конструкций, устойчивым к воздействию окружающей среды и пылеотталкивающим покрытием.
3. Использование новых энергосберегающих источников света и пускорегулирующей аппаратуры, не влияющей на показатели качества электроэнергии питающей сети, смежные электротехнические устройства и т. п.

Московский метрополитен имеет свою историю и известен во всем мире. На линиях метрополитена мы можем проследить развитие светотехники с 1932 года, когда закладывались первые станции с лампами накаливания, и до наших дней.

С развитием метрополитена помимо ламп накаливания для освещения платформ и вестибюлей пассажирских станций широко применяются люминесцентные лампы, имеющие световой спектр, близкий к естественному: в 1947 году люминесцентное освещение применялось только на одной станции, в 1960 году - на 13 станциях, а в 2000 году - на 118 станциях.

Многие станции метрополитена являются памятниками архитектуры. На этих станциях устройства освещения выполнены с применением светильников и стекла индивидуального изготовления и неразрывно связаны с архитектурой станции. Это не позволяет производить просто замену старых светильников на выпускаемые в настоящее время промышленные. К сожалению, у нас такой опыт уже есть на станции "Киевская". Матовые чаши, заглубленные в полусферические ниши в потолке и дающие своеобразную игру света и тени, были заменены на конструкции с люминесцентными лампами, в дальнейшем в обиходе названными "пропеллерами". Это значительно изменило первоначальный колорит станции в худшую сторону. В последние годы на подобных станциях производится реставрация светильников (люстр, бра) без изменения их первоначального вида и осторожно внедряются новые источники света.

За последние три года отреставрированы бра на станциях "Комсомольская" (радиальная), "Площадь Революции" и др. Особенно удачна работа мастеров предприятия ВИСКО-М на станциях "Смоленская" глубокого заложения, "Проспект Мира", "Театральная" и на семи открытых станциях Филевской линии. Органично вписались компактные люминесцентные лампы во вновь отреставрированные люстры станции "ВДНХ".

Особенностью сетей метрополитена является "изолированная нейтраль" и питание аварийного освещения в экстремальном режиме от сети 110 В постоянного тока. Специалистами ЗАО "Зета" созданы электронные ПРА, позволяющие поджигать люминесцентные лампы 40 Вт от сети 127 В переменного и 110 В постоянного тока. Использование светильников с ПРА позволяет уйти от ламп накаливания в сети аварийного освещения. За счет замены ламп накаливания на люминесцентные лампы значительно повысилась освещенность перегонных тоннелей и стрелок. Разработка электронных ПРА позволила использовать обычные люминесцентные лампы в сетях 127 В на старых станциях и повысить освещение в тоннеле без усиления магистралей.

Экономия электроэнергии от использования люминесцентных ламп в сетях тоннельного освещения составила более 700 тыс. кВт·ч в год.

ПРА в сравнении с электромагнитной аппаратурой позволяют снижать активную мощность (потребление электроэнергии) на 30%, снижать реактивную мощность более 30%, увеличивать срок службы лампы в 1,5 раза.

Также с электронными ПРА используются влагозащитные светильники FLS (2х40), установленные на станциях:

• "Проспект Вернадского" - 228 шт.;
• "Юго-Западная" - 272 шт.;
• "Щукинская" - 78 шт.

Всего 578 шт.

Годовая экономия электроэнергии составит более 400 тыс. кВт·ч. В силу своих конструктивных особенностей влагозащитный светильник с электронным ПРА находит широкое применение практически во всех пассажирских и служебных помещениях.

Правильный выбор системы освещения на стадии проектирования осветительных установок является важным резервом энергосбережения. Причиной низких уровней освещенности на ряде станций является нерациональное использование светового потока. На станции "Новокузнецкая" напольные светильники отраженного света установлены на большом расстоянии от отражающей поверхности потолка, и значительная часть светового потока падает на темные стены; на станции "Парк культуры" для отделки применен темно-черный мрамор с низким коэффициентом отражения. На таких станциях говорить об экономии электроэнергии в осветительных установках проблематично.

При модернизации устройств освещения был заменен символ "М", в котором вместо газоразрядных ламп применено освещение световым шлангом (мощность 260 Вт) - ультраяркий фиксинг красного цвета (дюралайт). Внедрение светового шланга позволило значительно повысить безопасность при обслуживании и получить годовую экономию по метрополитену более 700 тыс. кВт·ч.

Появление и бурное развитие в последние годы компактных люминесцентных ламп (КЛЛ), имеющих в 8-10 раз больший срок службы и в 5 раз большую световую отдачу по сравнению с лампами накаливания, открыли особые перспективы экономии электроэнергии и повышения освещенности станций первых очередей пуска.

Так, КЛЛ - 20 Вт - по световому потоку соответствует лампе накаливания 100 Вт. Срок службы - 8 000 час.

Впервые опробовали использование КЛЛ на станции "ВДНХ", не меняя установочной арматуры и сетей освещения. В дальнейшем произвели замену ламп накаливания на КЛЛ в количестве более 3 000 шт.

Ежесуточная экономия электроэнергии 5 318 кВт·ч.

Годовая экономия электроэнергии по метрополитену составила более 1 млн. кВт·ч. В 1996 году на подуличном переходе станции "Китай-город" были установлены антивандальные светильники типа УПС (1х40).

Получив хорошие результаты от опытной эксплуатации, светильники были установлены на многих станциях в количестве более 1 300 шт.; годовая экономия от использования их составила более 1 млн. кВтoч.

Применение антивандальных светильников в подуличных переходах значительно улучшило их эксплуатацию и увеличило срок службы. Вот уже несколько лет они освещают подуличный переход на станции "Китай-город". В настоящее время ЗАО "Зета" работает над созданием светильников для наклонов эскалаторов, но пока эта проблема не решена. Ведь порой после очередного футбольного матча на балюстрадах эскалатора остается только 30% "живых" светильников, а травмы от разбитого стекла часто приводят к госпитализации. Вопросы снижения трудовых затрат на обслуживание сетей освещения значительно продвинулись вперед на станциях последних очередей пуска.

Использование ламп с длительно гарантированным сроком работы и расположение источников света в легко доступных местах значительно облегчает эксплуатацию и освобождает жизненно важное пространство под землей от громоздких подъемных приспособлений. Оригинальное световое решение получилось на вновь открытых выходах станций "Белорусская" и "ВДНХ" за счет использования светильников ВИСКО-М с новыми натриевыми лампами повышенной светоотдачи. Энергоэффективность и срок службы различных типов источников света резко различается. За период своей работы разрядные лампы вырабатывают в 50-100 раз больше световой энергии на 1 условный Ватт потребляемой мощности по сравнению с лампами накаливания. Так, в 1997 году взамен ламп накаливания 250 Вт на открытых станциях Филевской линии начали использовать лампы типа ДРЛ-125 в светильниках М-120 не меняя архитектуры станции, узлов подвеса и т. д. Установили 859 штук ДРЛ-125 (срок службы 10 000 час.) вместо 2 005 ламп накаливания (срок службы 1 000 часов), получив годовую экономию электроэнергии более 800 тыс. кВт ч.

С 1997 года началось использование натриевых ламп ДНАТ.

В подходных коридорах станций "ВДНХ" и "Белорусская" - ДНАТ 150 Вт. На станции "Улица Академика Янгеля" - ДНАТ 100 Вт (300 шт.).

Срок службы этих ламп 12 000 часов, световой поток 10 000 Лм, люминесцентная лампа 80 Вт - 5 400 Лм, лампа накаливания 100 Вт - 1 450 Лм.

Годовая экономия электроэнергии от использования ламп ДНАТ относительно ДРЛ составляет более 300 тыс. кВт·ч.

Используя опыт эксплуатации осветительных устройств метрополитена, можно сделать вывод, что наиболее перспективные направления в экономии электроэнергии в осветительных установках метрополитена - это внедрение новых разработок.

1. КЛЛ со встроенным ПРА и резьбовым цоколем для непосредственной замены ламп накаливания. Особый эффект получен от использования КЛЛ в многорожковых люстрах.

2. Электронные ПРА для разрядных ламп позволяют:

• исключить пульсации светового потока;
• создать благоприятные режимы зажигания;
• повысить срок службы ламп;
• уменьшить расходы электроэнергии.

Практика экономии электроэнергии в осветительных сетях метрополитена в первые годы существования сводилась к отключению части световых приборов или отказе от использования некачественного освещения при недостаточном уровне естественного освещения. Графики сокращения освещения, разработанные с учетом архитектурного оформления станций и пассажиропотоков, существуют и в настоящее время. Но использование в дальнейшем такого подхода, наверное, недопустимо. Экономия электроэнергии на освещение не должна достигаться за счет снижения норм освещения, отключения части световых приборов или отказа от использования искусственного освещения при недостаточном уровне естественного света, поскольку потери от ухудшения условий освещения значительно превосходят стоимость сэкономленной электроэнергии.

Эффективной следует считать такую осветительную установку, которая создает высококачественное освещение и сохраняет свои характеристики на протяжении длительного времени при низких расходах на потребление электроэнергии, эксплуатацию, капитальных затрат на приобретение и монтаж.

Эксплуатация метрополитена с нетерпением ждет от отечественных производителей светильники аварийного освещения с встроенным источником электропитания, гарантированно обеспечивающим освещение на период эвакуации, и широкий спектр мало обслуживаемых, энергосберегающих светильников для использования в непростых условиях подземных дворцов Московского метрополитена.