摘要：國內(nèi)軌道交通建設(shè)工程大量推進，尤其是市域、城際軌道交通工程的實施，在各條線路中均出現(xiàn)了較多的長大區(qū)間，為長大區(qū)間日常通風(fēng)和消防防排煙的風(fēng)機設(shè)備配置功率和數(shù)量均有一定的增加，由此而來的風(fēng)機配電方案選擇不當(dāng)造成無法正常啟動問題頻發(fā)。本文結(jié)合長距離風(fēng)機配電的壓降計算方案，分析長距離配電時影響風(fēng)機正常啟動的主要因素，并提出對應(yīng)的解決建議，本文工作有助于對城市軌道交通設(shè)計、建設(shè)和管理人員提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：軌道交通 風(fēng)機啟動 壓降分析

一、引言

目前，城市軌道交通建設(shè)方興未艾，尤其是伴隨著大量市域、城際軌道交通工程的實施，在各條線路中均出現(xiàn)了較多的長大區(qū)間，為長大區(qū)間日常通風(fēng)和消防防排煙的風(fēng)機設(shè)備配置功率和數(shù)量均有一定的增加，由此而來的風(fēng)機配電方案選擇不當(dāng)造成無法正常啟動問題頻發(fā)，已成為電氣設(shè)計時必須考慮的重難點。本文從風(fēng)機正常啟動條件著手，假定條件對風(fēng)機長距離配電的正常啟動配電方案進行校驗計算，分析風(fēng)機啟動的影響因素，進而提出長距離風(fēng)機設(shè)備配電問題的重點關(guān)注方向和解決方案。

二、典型地下區(qū)間風(fēng)機的配電條件

軌道交通地下區(qū)間內(nèi)的風(fēng)機一般設(shè)置距離車站較遠，風(fēng)機一般采用吊裝或隧道側(cè)邊安裝方式，風(fēng)機容量不盡相同，為簡要說明風(fēng)機配電能否正常啟動的校驗方式，本次結(jié)合軌道交通地下區(qū)間風(fēng)機配置特點假定參數(shù)，具體如下：

風(fēng)機數(shù)量為1臺，車站降壓變電所至區(qū)間風(fēng)機的距離為400米，電纜按4×95+1×50規(guī)格考慮。電機額定工作電壓380V，額定功率為55kW，功率因數(shù)按0.8考慮，啟動電流倍數(shù)按6考慮，啟動轉(zhuǎn)矩相對值1.1，啟動靜阻轉(zhuǎn)矩相對值0.3。系統(tǒng)最小運行方式下短路容量200MVA，變電所采用10/0.4kV變壓器，低壓側(cè)正常運行母線電壓為380V，變壓器容量1000kVA，短路阻抗6%，變電所低壓側(cè)其它負荷容量為400kW。

三、風(fēng)機啟動的校驗計算

1、根據(jù)《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊（第四版）》中計算電動機啟動時電壓暫降的計算方法，利用變壓器的容量SrT和短路阻抗計算變壓器的計算容量：

2、根據(jù)系統(tǒng)最小運行方式下短路容量Ssc和變壓器的計算容量計算母線短路容量：

3、查閱《線路電壓計算損失表》，確定電纜單位長度下的電感和電阻分別為：

由線路長度L=0.4km可以計算出線路阻抗：

4、基于以上數(shù)據(jù)得出線路的計算容量：

由電動機額定容量SrM和啟動電流倍數(shù)kst計算出電動機的啟動容量：

由電動機的啟動容量和線路計算容量可以算出啟動回路的計算容量：

由此算出預(yù)接負荷的無功功率：

最后可以計算出：

母線電壓相對值，

電動機端子電壓相對值：

根據(jù)《工業(yè)與民用供配電設(shè)計手冊（第四版）》中第6.5.5.2小節(jié)中規(guī)定，對于不頻繁啟動的電機啟動時配電母線上的電壓不宜低于標稱電壓的85%。

《工業(yè)與民用供配電設(shè)計手冊（第四版）》中第6.5.5.4小節(jié)中規(guī)定，電動機啟動時還應(yīng)該滿足電動機端子電壓應(yīng)能保證傳動機械要求的啟動轉(zhuǎn)矩。

經(jīng)計算，電機啟動電壓應(yīng)滿足：

式中ms為啟動靜轉(zhuǎn)矩相對值、mstM為啟動轉(zhuǎn)矩相對值。

結(jié)論：電機啟動時配電母線上的電壓相對值0.961，不低于標稱電壓的85%，電動機啟動時電動機端子電壓相對值0.739，大于最低要求0.548，因此，假定計算條件下，采用此種配電方案，區(qū)間風(fēng)機可以直接啟動。

四、風(fēng)機啟動的影響因素分析

由上節(jié)各步計算過程分析，我們可以看出，影響風(fēng)機啟動的直接電氣參數(shù)主要有以下幾個方面：

1、母線電壓相對值ustB

影響母線電壓相對值的電氣參數(shù)是母線短路容量SscB、預(yù)接負荷的無功功率QL、啟動回路的計算容量Sst。要減小直接啟動時母線壓降需增加母線電壓相對值ustB，即增大SscB、減小QL和Sst。

1）增加母線電壓相對值ustB需增加系統(tǒng)最小運行方式下短路容量Ssc和變壓器的計算容量ST（即增加變壓器容量）。解決方案是增加系統(tǒng)最小運行方式下短路容量Ssc和選用大容量變壓器。

2）減小預(yù)接負荷的無功功率QL解決方案是可以減小預(yù)接負荷或者對預(yù)接負荷進行無功補償。

3）減小啟動回路的計算容量Sst可以減小電動機的啟動容量SstM和線路的計算容量Sl，解決方案是選用啟動電流倍數(shù)小的電機和選擇阻抗較大的電纜線。

2、電動機端子電壓相對值ustM。

合并以上部分公式可得：

在母線電壓相對值一定時，影響電動機端子電壓相對值的電氣參數(shù)是線路的計算容量Sl和電動機的啟動容量SstM。要減小電動機端子電壓降需增加電動機端子電壓相對值ustM，解決方案是減小電動機的啟動容量SstM和增大線路的計算容量Sl，即選用啟動電流倍數(shù)小的電機和選擇阻抗較小的電纜線。

綜上所述，影響風(fēng)機直接啟動的電氣參數(shù)有系統(tǒng)最小運行方式下短路容量Ssc、變壓器容量ST、負荷的無功功率QL、電動機的啟動容量SstM、線路的計算容量Sl。

五、結(jié)論

長距離風(fēng)機配電方案，當(dāng)正常配電方案無法保證風(fēng)機正常啟動時，應(yīng)從，以下幾個方面予以關(guān)注：

1、增加系統(tǒng)最小運行方式下短路容量Ssc。

2、增加變壓器容量ST。

3、減少系統(tǒng)預(yù)接負荷或者對預(yù)接負荷進行必要的無功補償。

4、選用啟動電流倍數(shù)小的電機。

5、當(dāng)母線電壓滿足直接啟動條件而電動機端子電壓不滿足啟動條件時可以適當(dāng)選用阻抗較小的電纜線;當(dāng)電動機端子電壓滿足啟動條件而母線電壓不滿足啟動條件時可以適當(dāng)選用阻抗較大的電纜線。

參考文獻

[1]《城市軌道交通技術(shù)規(guī)范》（GB50490-2009）[S].中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[2]《地鐵設(shè)計規(guī)范》（GB50157-2003）[S].中國計劃出版社，2003.

[3]《工業(yè)與民用供配電設(shè)計手冊》（第四版） [S].中國電力出版社有限公司，2017.

作者簡介：

張紹靜（1981.08），教師，現(xiàn)任職于武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，主要從事供變電系統(tǒng)、繼電保護、城市軌道交通系統(tǒng)的教學(xué)工作。

張紹靜，1981.8，性別：女，民族：漢，職務(wù)/職稱：講師，學(xué)歷：研究生，研究方向：繼電保護，城市軌道交通概論，單位信息：（單位全名），湖北省武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院

武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 武漢 430060