張宇爽

摘 要：對(duì)于我國的地鐵交通，一直都存在有需要用到大量的電纜進(jìn)行配電的特點(diǎn)，所以能夠在對(duì)于地鐵供電系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)間范圍內(nèi)的功率因素進(jìn)行分析，將會(huì)對(duì)于我們?cè)谌蘸笱芯康罔F交通的具體運(yùn)行狀況以及供電的相關(guān)因素等問題時(shí)，都具有十分重要的實(shí)踐意義。根據(jù)研究結(jié)果表明，對(duì)于地鐵運(yùn)行的過程當(dāng)中的系統(tǒng)功率因數(shù)分配問題，主要是集中在通電以后到地鐵開始進(jìn)行初期運(yùn)營的這段時(shí)間，我們需要能夠一次作為基礎(chǔ)，研究電費(fèi)的成本支出情況，爭取能夠找到改進(jìn)方案。

關(guān)鍵詞：地鐵供電系統(tǒng)；功率因數(shù)；分析及改進(jìn)

中圖分類號(hào)：TM714.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）21-0149-01

1 前 言

對(duì)于地鐵等城市軌道交通而言，進(jìn)行大量的電纜配電一方面是為了能夠提高大規(guī)模用電設(shè)施在用電方面的安全性，另一方面也是為了能夠?qū)ο嚓P(guān)管線的鋪設(shè)起到促進(jìn)作用。對(duì)于電纜本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了其一般所做的功率都是無功功率。在這幾年，城市軌道交通無論是從質(zhì)量還是規(guī)模都迅速擴(kuò)張，地鐵上需要承載的人流量也越來越大，所以必然會(huì)增加行車輛數(shù)，這樣就意味著供電系統(tǒng)即將要承擔(dān)更大的負(fù)荷，而且其一般都是白天運(yùn)行晚上才進(jìn)行檢修，所以與別的供電系統(tǒng)有所不同。

2 供電系統(tǒng)的有功功率和無功功率分析

對(duì)于一個(gè)地鐵供電線路而言，主要的功率分為有功功率和無功功率兩種，首先說一下無功功率，對(duì)于地鐵這種軌道交通來說，一般在其線路建設(shè)完成以后，對(duì)于供電系統(tǒng)的裝置配置以及相關(guān)設(shè)定都會(huì)基本上保持在一個(gè)比較穩(wěn)定的狀態(tài)，所以，在一個(gè)軌道交通供電系統(tǒng)的運(yùn)營期間，我們通常都認(rèn)為電纜的無功功率基本上不會(huì)發(fā)生太大的變化，主要會(huì)變化的是有功電量。而在系統(tǒng)的運(yùn)行期間，主要影響有功功率的是由于列車白天正常行駛而一到晚上就會(huì)停運(yùn)，進(jìn)行檢修和維護(hù)。根據(jù)每天的實(shí)際情況來看，地鐵的供電系統(tǒng)在夜間停運(yùn)以后一般都會(huì)有比較低的功率因數(shù)，也會(huì)因?yàn)橐归g出行人數(shù)的銳減而出現(xiàn)空載而最終導(dǎo)致列車的無功返送的現(xiàn)象，如果按照這個(gè)形式長期運(yùn)行下去，就會(huì)拉低地鐵通電以后到地鐵開始進(jìn)行初期運(yùn)營的這段時(shí)間的平均功率因數(shù)。

所以，我們從列車運(yùn)行的不用年度以及同一天的不同時(shí)間段這兩個(gè)方面來進(jìn)行分析，同一部列車在有功功率的數(shù)值上存在有巨大的差別，而且部分地鐵的供電系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)在某一個(gè)確定的時(shí)間范圍內(nèi)，電路在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的無功功率不能夠由系統(tǒng)進(jìn)行平衡，所以整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行也并不是很穩(wěn)定，最終導(dǎo)致功率因數(shù)的數(shù)值并不是很理想。而供電部門對(duì)于功率因數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)是由文件進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)定的，在收費(fèi)上也會(huì)根據(jù)功率因數(shù)進(jìn)行簡單的調(diào)整，這樣的做法，實(shí)際上增加了鐵路運(yùn)行所需要的成本，也促使我們必須要對(duì)地鐵供電系統(tǒng)的特點(diǎn)和供電規(guī)律進(jìn)行研究。

3 優(yōu)化地鐵供電系統(tǒng)功率因數(shù)的方案

對(duì)于城市地鐵供電系統(tǒng)的功率因數(shù)的特點(diǎn)，我們之前已經(jīng)進(jìn)行過簡單的分析，對(duì)于其供電系統(tǒng)而言，一旦使用不當(dāng)，就很容易會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的用電質(zhì)量，而且會(huì)給相關(guān)部門帶來來自供電系統(tǒng)的罰單，也會(huì)增加用戶本身的電費(fèi)支出，所以，我們必須采取相應(yīng)的對(duì)策來提高城市地鐵供電系統(tǒng)的功率因數(shù)，當(dāng)前具體可行的方法主要表現(xiàn)在如下幾點(diǎn)：

3.1 嚴(yán)格執(zhí)行兩部制電價(jià)政策

對(duì)于我國當(dāng)前的軌道交通系統(tǒng)，我們國家采用的是兩部制電價(jià)政策，也就是說，用地部門需要交的費(fèi)用包括有基本的電費(fèi)、按用電量計(jì)算出的電費(fèi)以及根據(jù)功率因數(shù)調(diào)整出的電費(fèi)這三種，一般通電以后到地鐵開始進(jìn)行初期運(yùn)營的這段時(shí)間的功率因數(shù)是最低的，如果我們不能夠采取相應(yīng)的解決辦法，那么就會(huì)導(dǎo)致供電系統(tǒng)需要繳納大量的罰款，一般國家規(guī)定，當(dāng)功率因數(shù)低于0.64以后，每降低0.01，就需要多交2%的電費(fèi)，所以我們需要加強(qiáng)對(duì)于供電系統(tǒng)的無功補(bǔ)償，增加其功率因數(shù)。

3.2 減少通電以后到地鐵開始進(jìn)行初期運(yùn)營的這段時(shí)間的用電量

通電以后到地鐵開始進(jìn)行初期運(yùn)營的這段時(shí)間，在時(shí)間上大約會(huì)消耗掉一年，我們根據(jù)某一個(gè)供電系統(tǒng)的實(shí)際數(shù)據(jù)，可以簡單計(jì)算一下這段時(shí)間的實(shí)際供電系統(tǒng)的年用電量。一般，供電系統(tǒng)年用電量是由牽引負(fù)荷用電量、動(dòng)力負(fù)荷用電量、照明負(fù)荷用電量以及變壓器的電路損耗量這幾部分相加共同構(gòu)成的，我們經(jīng)過計(jì)算可以得出這個(gè)供電系統(tǒng)的年用電量為19885565kWh，而平均的功率因數(shù)為0.23，如果按照兩部制電價(jià)政策進(jìn)行繳費(fèi)中的根據(jù)功率因數(shù)調(diào)整的電費(fèi)支出將會(huì)需要我們多支出1700多萬元，這將是一個(gè)巨大的浪費(fèi)，所以我們可以考慮適當(dāng)降低這個(gè)從開通到試運(yùn)行的周期。

總之，通過上面的分析我們可以明顯的看出，對(duì)于地鐵供電系統(tǒng)而言，在通電以后到地鐵開始進(jìn)行初期運(yùn)營的這段時(shí)間內(nèi)整體的平均功率因素通常都處在一個(gè)比較低的水平，所以我們需要好好利用這個(gè)分析結(jié)果，在供電系統(tǒng)的主變電站集中設(shè)置合適的無功補(bǔ)償?shù)难b置，就可以平衡供電系統(tǒng)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的無功功率不足的問題，對(duì)供電系統(tǒng)內(nèi)電纜的無功電量實(shí)現(xiàn)一個(gè)理論上的平衡狀態(tài)，進(jìn)而就可以提高其供電系統(tǒng)的功率因素。經(jīng)過實(shí)際的調(diào)研我們也可以發(fā)現(xiàn)，針對(duì)安裝無功補(bǔ)償裝置需要采購設(shè)備和進(jìn)行安裝所需要的總費(fèi)用，一般都要遠(yuǎn)低于由于功率因素過大而導(dǎo)致的電費(fèi)過大的問題，而且還能夠降低整個(gè)電路的工作損耗、提高對(duì)于變壓器容量的利用率，進(jìn)一步提升我們使用到的電能的質(zhì)量，所以反而能夠從多個(gè)角度而言都實(shí)現(xiàn)投資收益的提高。

4 結(jié)束語

文章主要是針對(duì)當(dāng)前地鐵線路的供電系統(tǒng)進(jìn)行了簡單的分析，解讀了地鐵供電系統(tǒng)功率因數(shù)的主要特點(diǎn)，我們都知道，在不同的運(yùn)行線路上，由于運(yùn)行時(shí)間，列車性能以及載客量等多個(gè)方面的因素有所不同，所以其在功率因數(shù)的數(shù)值上會(huì)有一些差異，但是由于其在組織構(gòu)成以及運(yùn)營模式上都極為相似，所以我們可以定性的分析，然后就可以發(fā)現(xiàn)，運(yùn)行時(shí)間越長，供電負(fù)荷也就越大，而功率因數(shù)也會(huì)增加，所以在日后進(jìn)行無功補(bǔ)償裝置安裝時(shí)要盡量易于拆裝，才便于反復(fù)使用。

參考文獻(xiàn)

[1]楊瑩冰.地鐵供電系統(tǒng)功率因數(shù)分析及改進(jìn)方案[J].電氣應(yīng)用，2014（20）：88～92.

[2]陳 飛.軌道交通供電系統(tǒng)功率因數(shù)分析及補(bǔ)償方案研究[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2015，29（4）：100～103.

[3]毛小旺.城市軌道交通主變電所無功補(bǔ)償方案研究[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2015，5（26）.

收稿日期：2018-6-21