熊一帆 黎洪生 汪翊琪

摘 要：文章以北方地區(qū)某大型鐵路客站項(xiàng)目的供電系統(tǒng)設(shè)計為例，通過多方案比選，對大型鐵路客站供配電系統(tǒng)可靠性進(jìn)行了分析，闡述了鐵路客站供配電系統(tǒng)設(shè)計思路，總結(jié)了相關(guān)設(shè)計技術(shù)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：供電系統(tǒng)；方案比選；可靠性

隨著時代的發(fā)展和人民生活水平提高，國家及民眾對于鐵路交通越來越重視，各地區(qū)各類型的鐵路客站不斷興建，鐵路客站的建設(shè)成為近年來建筑行業(yè)的熱點(diǎn)。現(xiàn)代鐵路客站人流量非常大，并且全天24小時無間斷運(yùn)營。設(shè)備昂貴，功能復(fù)雜，可靠性要求高，所以不允許出現(xiàn)電氣事故，否則可能對人身安全造成危害，同時也會使電力設(shè)備受到損壞，造成大量經(jīng)濟(jì)損失。因大型鐵路客站的電氣設(shè)備種類及結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和特殊性，以及大型鐵路交通設(shè)備的不斷創(chuàng)新和精細(xì)化，鐵路客站電氣設(shè)計的要求也越來越高[1]。鐵路客站電氣設(shè)計的可靠性和安全性是近年來電氣設(shè)計行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)，提高其供配電可靠性的同時，保證其經(jīng)濟(jì)性將具有十分重要的應(yīng)用價值和研究意義。

1 大型客站的負(fù)荷分析

一級負(fù)荷、二級負(fù)荷和三級負(fù)荷的供電要求不同。一級負(fù)荷應(yīng)由雙重電源供電，確保雙重電源不能同時損壞。二級負(fù)荷宜由兩回路供電。二級負(fù)荷也可以由一回路 6 kV以上的專用架空線路供電。三級負(fù)荷的供電沒有要求。

大型鐵路客站由于其建筑類型的特殊性，用電設(shè)備同樣多樣復(fù)雜，且對于供電要求很高，以某北方新建大型鐵路客站為例，該大型鐵路客站具有候車區(qū)域、售票區(qū)域、辦公區(qū)域和商務(wù)服務(wù)區(qū)域等，負(fù)荷類型包括機(jī)房設(shè)備、消防監(jiān)控設(shè)備、照明火災(zāi)報警設(shè)備、動力空調(diào)等用電設(shè)備。經(jīng)過負(fù)荷計算與功率補(bǔ)償，最終確定的一級負(fù)荷主要包括站房的票務(wù)機(jī)房設(shè)備、綜合監(jiān)控室設(shè)備、旅服機(jī)房設(shè)備、消防及設(shè)備監(jiān)控室設(shè)備、進(jìn)站大廳安檢儀設(shè)備、進(jìn)出站閘機(jī)和自動售票機(jī)設(shè)備、貴賓候車廳照明、應(yīng)急照明、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、消防動力設(shè)備等，其負(fù)荷容量為2 490 kW。二級負(fù)荷主要包括列車到發(fā)預(yù)告顯示系統(tǒng)、行包用設(shè)備、弱電機(jī)房設(shè)備配置的專用空調(diào)、生活水泵、潛污泵、客梯及扶梯、天溝融雪及電伴熱設(shè)備、公共區(qū)照明（含雨棚照明）、其他辦公區(qū)域及設(shè)備用房照明等，其負(fù)荷容量1 463 kW。三級負(fù)荷主要包括其他電力、空調(diào)負(fù)荷及一般照明，其負(fù)荷容量13 766 kW。

2 供電方案及可靠性分析

2.1 供電方案設(shè)計思路

本項(xiàng)目擬從鐵路220/35/10 kV牽引變電站兩段不同10 kV母線段引來4路10 kV電源（編號分別為A、B、C、D），其中A、C進(jìn)線引自同一段母線，B、D進(jìn)線引自另一段母線。

一般常規(guī)的供電方案，由開閉所引出電源供電線路，在負(fù)荷側(cè)設(shè)置變配電所，經(jīng)過變配電所降壓然后向用電設(shè)備供電。目前新型的供電方式有直配供電，即從電廠直接以發(fā)電機(jī)電壓向用戶供電的變電站則稱為直配變電站。開閉所，其作用是把變電站送來的一路電源，通過在“開閉所”里設(shè)置的多臺開關(guān)柜，把電輸送到需要用電的若干個區(qū)域或不同的建筑物里，電壓不變。變配電所是電力網(wǎng)中的線路連接點(diǎn)，是用以變換電壓、交換功率和匯集、分配電能的設(shè)施。它主要由主變壓器、配電裝置及測量、控制系統(tǒng)等構(gòu)成，是電網(wǎng)的重要組成部分和電能傳輸?shù)闹匾h(huán)節(jié)，對保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有舉足輕重的作用[2]。

供電設(shè)計的思路主要確定有以下3個方案[3-4]。

方案一為常規(guī)供電設(shè)計方案，由于大型鐵路客站的地理位置及負(fù)荷種類容量的特殊性，如果由開閉所向變配電所供電，需要專門設(shè)立一個10 kV開閉所，然后在鐵路客站內(nèi)設(shè)置4座10/0.4 kV的變配電所，分別負(fù)責(zé)北區(qū)非商業(yè)用電、北區(qū)商業(yè)用電、南區(qū)非商業(yè)用電和南區(qū)商業(yè)用電，由10 kV開閉所分別向4座10/0.4 kV變配電所供電。

方案二為方案一的改進(jìn)方案，同樣需要專門設(shè)立一個10 kV開閉所和四座10/0.4 kV的變配電所，與方案一不同的是，方案二由10 kV開閉所向4座10/0.4 kV變配電所直配供電，即從10 kV開閉所直接以發(fā)電機(jī)的電壓等級向4座10/0.4 kV變配電所中的用電設(shè)備供電，在10/0.4 kV變配電所中不再單獨(dú)設(shè)置母線。

方案三為不設(shè)立開閉所供電方案，同時只在南部區(qū)域和北部區(qū)域各設(shè)置一座10/0.4 kV的變配電所，每個10/0.4 kV變配電所均由兩路不同的供電電源供電。

2.2 供電方案的可靠性分析

通過以上設(shè)計的供電方案，根據(jù)各方案的區(qū)別，在分析各供電方案的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)時，總結(jié)需要考慮以下幾個因素。

（1）供電電源進(jìn)線集中，供電電源及設(shè)備種類一一配對會更方便計量，更容易管理。相反供電電源不集中，多供電電源對多種類設(shè)備交叉供電會導(dǎo)致計量和管理的不方便，需要采取其他措施計量管理，目前已經(jīng)有比較好的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)可以統(tǒng)一監(jiān)控管理。

（2）配電級數(shù)多會導(dǎo)致供配電系統(tǒng)更加復(fù)雜，供配電系統(tǒng)的可靠性會降低，同時不利于日后系統(tǒng)的擴(kuò)展及開關(guān)的選擇。配電級數(shù)少可靠性得到了提高，供配電系統(tǒng)覆蓋的范圍也會增大，所以一旦發(fā)生故障則影響范圍更大，要求很高的供電可靠性。

（3）供電電源回路供電負(fù)荷不均勻會導(dǎo)致負(fù)荷較大的回路對設(shè)備及材料的要求更高，老化損壞速度更快，同時供電負(fù)荷不均勻還會導(dǎo)致電能損耗增大，需要盡量避免。

（4）10 kV電壓等級的設(shè)備造價較高，體積較大，同時10 kV配電需要高壓電纜，費(fèi)用較高，且可能含有輻射影響。

通過方案比選，方案已設(shè)立了10 kV開閉所，由開閉所集中向4個10/0.4 kV變配電所供電，所以整個大型客站的用電情況可以在10 kV開閉所直接計量，也方便管理，但是方案一配電級數(shù)太多，供配電系統(tǒng)復(fù)雜，所以發(fā)生故障的可能性更高，供配電系統(tǒng)的可靠性較低，同時不利于日后系統(tǒng)的擴(kuò)展及開關(guān)的選擇，顯得很局限，所以不采用方案一。

方案二同樣也設(shè)立了10 kV開閉所，計量和管理也較為方便，與方案一不同的是，方案二的10/0.4 kV變配電所變壓器由10 kV開閉所直配供電，省去了10/0.4 kV變配電所的母線，因此減少了配電級數(shù)，避免了方案一配電級數(shù)較多的問題，但由于直配供電，10 kV的電壓等級需要被輸送到所有電系統(tǒng)的變壓器，電壓等級過高對設(shè)備及材料要求高，同時高壓電纜敷設(shè)范圍太大，數(shù)量太多也會有一定的輻射危害。方案二較方案一有明顯的改善，但是設(shè)備投資也相應(yīng)增大，經(jīng)濟(jì)性大大降低。

方案三則未設(shè)置開閉所，且在南北站房均只設(shè)一座綜合10/0.4 kV變配電所，節(jié)省了大量土地面積，同時兩個變配電所均由兩路不同的供電電源供電保證了其供電的可靠性，配電級數(shù)少，供配電系統(tǒng)簡單可靠，供電回路不再單獨(dú)為某一類設(shè)備供電，而是同時為變配電所內(nèi)設(shè)備供電，供電負(fù)荷更加均勻，由于級數(shù)少，高壓設(shè)備也相應(yīng)減少，大幅度減小了建設(shè)成本，唯一的不足就是10 kV電源進(jìn)線分散在南、北站房，鐵路客站的用電總負(fù)荷計量和管理不太方便，同時商業(yè)用電與站房其他用電共用10 kV配電，不能直接對商業(yè)用電的計量和統(tǒng)計，但是由于自動化系統(tǒng)的發(fā)展，統(tǒng)計和管理問題已經(jīng)得到了較好的解決，所以其他條件成為選擇供電方案的關(guān)鍵，可靠性高、經(jīng)濟(jì)性好是方案三的主要特點(diǎn)，自動化系統(tǒng)的利用占地面積小，投資建設(shè)費(fèi)用不高也是方案三的優(yōu)勢。

3 10 kV供電系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)以上供電方案的可靠性與經(jīng)濟(jì)性的分析，方案三由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、明了，供電可靠性高，且造價更低，本設(shè)計最終選用的供電方案三，體現(xiàn)了“簡單的才是可靠的”設(shè)計理念。由于南北區(qū)域變配電所供電電源相同，只有降壓變壓器容量不同，以北部區(qū)域?yàn)槔?，方案三?0 kV供電系統(tǒng)設(shè)計如圖1所示。

4 結(jié)語

對于大型鐵路客站供電系統(tǒng)的管理、計量和其他操作簡單但很繁瑣且復(fù)雜，需要消耗大量人力等的問題在當(dāng)今自動化系統(tǒng)發(fā)展迅速的時代，已經(jīng)可以由自動化系統(tǒng)解決，所以供電系統(tǒng)設(shè)計的首要義務(wù)就是能夠具有更高的供電可靠性，其次，需要考慮的是建設(shè)成本等問題[5]。本文的大型鐵路客站供電系統(tǒng)設(shè)計方案，已經(jīng)避免了很多老舊的設(shè)計問題，提高了供電可靠性。

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