本文摘要：引言：城市公交車站候車亭的供電電源一般采用220V，主要作為照明、監(jiān)控、信息采集及發(fā)布等用途，近年由于各種原因、公交車站候車亭漏電的情況時有發(fā)生，給群眾帶來了生命安全威脅以及造成財產(chǎn)損失，能否采用低壓電源供電以保證安全呢，下面進(jìn)行探討。 電力工
引言：城市公交車站候車亭的供電電源一般采用220V，主要作為照明、監(jiān)控、信息采集及發(fā)布等用途，近年由于各種原因、公交車站候車亭漏電的情況時有發(fā)生，給群眾帶來了生命安全威脅以及造成財產(chǎn)損失，能否采用低壓電源供電以保證安全呢，下面進(jìn)行探討。
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1低壓供電的優(yōu)缺點
降低電壓供電會減少跨步電壓，提高安全性;正常情況下36V以下為安全電壓，在潮濕或水下時、12V以下為安全電壓。目前城市的公交車站候車亭一般采用220V制式用電器，采用低壓供電與220V制式用電器的電壓不兼容，需采用變換器進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換。由電工理論可知：傳輸相同的電能，輸電電壓越低、輸電電流越大，所損失的電能越多，線材耗費增大，發(fā)熱量大，成本提高。
2低壓供電方案
下面以低壓12V供電作為設(shè)計方案：城市的公交車站候車亭既可以采用交流12V供電，也可以采用直流12V供電。
2.1交流12V供電
為了保證候車亭的供電安全運行，采用交流12V供電。首先把交流220V經(jīng)過隔離變壓器轉(zhuǎn)換為交流12V，然后經(jīng)過電纜線把電能送到候車亭，再經(jīng)過隔離變壓器轉(zhuǎn)換為交流220V為用電器供電。
2.2直流12V供電
為了保證候車亭的供電安全運行，采用直流12V供電。首先把交流220V經(jīng)過隔離變換器轉(zhuǎn)換為直流12V，然后經(jīng)過電纜線把電能送到候車亭，再經(jīng)過變換器轉(zhuǎn)換為合適的電壓制式為用電器供電。
2.3隔離變壓器的電能轉(zhuǎn)換效率
交流220V經(jīng)過隔離變壓器轉(zhuǎn)換為交流12V的效率為95-97%、同樣的交流12V經(jīng)過隔離變壓器轉(zhuǎn)換為交流220V的效率為95-97%。
2.4電纜線的電能損耗
正常的情況下，電壓在傳輸過程中，電壓降控制在5%以內(nèi)是能滿足正常的使用要求，即線路的電壓降不大于0.6V。
2.5變換器的電能轉(zhuǎn)換效率
交流220V經(jīng)過隔離變換器轉(zhuǎn)換為直流12V的效率為92-94%。
2.6交流12V供電的總電能轉(zhuǎn)換效率
交流12V供電效率：96%*95%*96%=87.552%。
2.7直流12V供電的總電能轉(zhuǎn)換效率
直流12V供電效率：93%*95%=88.35%。
3新增建設(shè)成本
參考上面數(shù)據(jù)，公交車站候車亭的供電由220V變?yōu)?2V供電所需得新增成本為：
3.1電纜線成本
由于線路的電壓降不大于0.6V，若供電電流為100A，根據(jù)R=U/I，則線路總電阻為0.006歐姆，若接觸電阻為0.001歐姆，則線路電阻為0.005歐姆又R=ρ*L/S、銅線的電阻率在50OC時為0.0200歐姆mm2/米、若供電電源與公交車站候車亭的敷設(shè)電纜線總長度為20米，則S=0.02*10*2/0.005=80mm2，選用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格為95mm2電纜線。當(dāng)前RVV1*95mm2電纜線的單價(淘寶價)約為50元/米，則電纜線新增成本為1000元。
3.2變壓器成本
交流供電電流為100A時，供電功率為P=U*I，為1200W，考慮設(shè)計裕量，選用1500VA的變壓器，單價(淘寶價)約為600元/個。
3.3直流變換器成本
直流供電電流為100A時，供電功率為P=U*I，為1200W，考慮設(shè)計裕量，選用1500W的直流電源，單價(淘寶價)約為500元/個。
3.4交流供電方案新增成本
交流供電方案新增成本為雙隔離變壓器+電纜線，以1200W功率供電、20米電纜線計算，新增成本為2200元。
3.5直流供電方案新增成本
直流供電方案新增成本為單個直流電源+電纜線，以1200W功率供電、20米電纜線計算，新增成本為1500元。
4新增運營成本
4.1交流供電方案新增運營成本
由于交流12V供電效率：η=96%*95%*96%=87.552%，交流供電方案新增運營成本主要為供電損耗，以平均功率1000W計算，每天24小時，日耗電24度，新增供電損耗為：24*(1/η-1)=3.41度，年耗電1241度，商業(yè)用電單價為1.2元/度，年度新增運營成本約為1500元。
4.2直流供電方案新增成本
由于直流12V供電效率：η=93%*95%=88.35%，交流供電方案新增運營成本主要為供電損耗，以平均功率1000W計算，每天24小時，日耗電24度，新增供電損耗為：24*(1/η-1)=3.16度，年耗電1155度，商業(yè)用電單價為1.2元/度，年度新增運營成本約為1400元。
5電纜線路壓降驗證
選用2條規(guī)格為RVV1*95mm2電纜線10米作為試驗用傳輸電纜，在傳輸電纜兩端壓接線耳、并采用錫在壓接的位置進(jìn)行釬焊以保證接觸良好。將傳輸電纜分別傳入直徑32mm的PVC絕緣阻燃套管，參照圖1、圖2分別接入交流電源、直流電源及電阻負(fù)載，得以下數(shù)據(jù)：調(diào)整電阻負(fù)載，使交流、直流電源在輸出100.0A時，輸出電壓均為12.30V，初始時、即在環(huán)境溫度下(電纜表面溫度36OC)，通入交流電測得電纜負(fù)載端電壓為：11.83V、通入直流電測得電纜負(fù)載端電壓為：11.84V;連續(xù)通電30分鐘后(電纜表面溫度42OC)，通入交流電測得電纜負(fù)載端電壓為：11.82V、通入直流電測得電纜負(fù)載端電壓為：11.83V。計算得電纜壓降在0.46-0.48V之間，電壓降不大于理論計算的0.6V，驗證通過。
6供電方案對比
無論是低壓交流供電方案或低壓直流供電方案，它們施工的難度，工作量與原有的220V交流供電方案相比基本不變;在埋設(shè)深度要求上只需考慮電纜線不受機(jī)械損傷、水浸即可，不必考慮漏電問題，一定程度上減少了開挖深度、降低了工作量。低壓直流供電方案相比低壓交流供電方案增加的材料成本、運營成本低;但低壓交流供電方案不改變公交車站候車亭的用電器電壓規(guī)格，適用于當(dāng)前的公交車站候車亭供電安全改造，提高供電的安全性。低壓直流供電方案改變公交車站候車亭的用電器電壓規(guī)格，適用于新建的公交車站候車亭供電，能徹底解決由于漏電引發(fā)的觸電事故。
7結(jié)束語
公交車站候車亭的供電系統(tǒng)采用低壓供電是安全的、無論從技術(shù)上或運行成本上都是可行的;雖然增加了少量的建設(shè)成本和運營成本，卻換來了使用者的出行安全，這是非常值得的。
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