本文摘要：摘要：為了設(shè)計(jì)科學(xué)的軌道交通系統(tǒng)降壓變壓器的額定容量和有關(guān)線纜、開關(guān)的參數(shù)和指標(biāo)，設(shè)計(jì)人員必須針對(duì)站房內(nèi)所有用電負(fù)荷設(shè)備的容量實(shí)施精準(zhǔn)的核算。文章以某地的地鐵系統(tǒng)站房內(nèi)負(fù)責(zé)照明、泵類設(shè)備動(dòng)力、弱電系統(tǒng)、電動(dòng)扶梯等等的用電負(fù)荷為目標(biāo)，對(duì)該地
摘要：為了設(shè)計(jì)科學(xué)的軌道交通系統(tǒng)降壓變壓器的額定容量和有關(guān)線纜、開關(guān)的參數(shù)和指標(biāo)，設(shè)計(jì)人員必須針對(duì)站房內(nèi)所有用電負(fù)荷設(shè)備的容量實(shí)施精準(zhǔn)的核算。文章以某地的地鐵系統(tǒng)站房內(nèi)負(fù)責(zé)照明、泵類設(shè)備動(dòng)力、弱電系統(tǒng)、電動(dòng)扶梯等等的用電負(fù)荷為目標(biāo)，對(duì)該地鐵線路某樣本車站中相關(guān)的用電負(fù)荷需要的容量進(jìn)行實(shí)際測(cè)量。結(jié)果是實(shí)測(cè)需要系數(shù)比理論值小，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，需要依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選取。
關(guān)鍵詞：軌道交通系統(tǒng);配電;用電負(fù)荷;變壓器額定量
現(xiàn)階段城市軌道交通系統(tǒng)中，地鐵線路中站房內(nèi)部的低壓配電裝備系統(tǒng)是一類重要的軌道交通方面的基本設(shè)施，同時(shí)也是地鐵線路中電力裝置系統(tǒng)最末端的應(yīng)用環(huán)節(jié)，該系統(tǒng)在規(guī)劃設(shè)計(jì)的過程中有關(guān)參數(shù)的準(zhǔn)確性和上游的供電系統(tǒng)是否具有較高的設(shè)計(jì)科學(xué)性存在直接的聯(lián)系，軌道交通系統(tǒng)運(yùn)行期間的平穩(wěn)性及安全性直接關(guān)系到旅客的乘車體驗(yàn)及相關(guān)城市的整體形象。
其中低壓電路配電系統(tǒng)裝置的用電負(fù)荷研究工作是一類重要的基礎(chǔ)性任務(wù)，關(guān)乎系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)任務(wù)的合理性及準(zhǔn)確性，對(duì)于項(xiàng)目工程的造價(jià)及品質(zhì)有重要的影響。現(xiàn)階段，國內(nèi)電氣領(lǐng)域的相關(guān)設(shè)計(jì)人員通常采用的用電負(fù)荷計(jì)算辦法是系統(tǒng)需要的系數(shù)法，假如系統(tǒng)需要的系數(shù)不能合理選取，將會(huì)導(dǎo)致各個(gè)級(jí)別的斷路裝置及相關(guān)線纜的選擇裕量過大、造成變壓器的日常利用效率偏低，在軌道交通系統(tǒng)運(yùn)營過程中增加不必要的成本支出。
1軌道交通系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
有關(guān)學(xué)者通過研究地鐵線路中站房內(nèi)部低壓配電裝備系統(tǒng)中空調(diào)系統(tǒng)的用電負(fù)荷相關(guān)的制約要素，歸納總結(jié)了工程項(xiàng)目初期規(guī)劃設(shè)計(jì)期間相關(guān)系統(tǒng)用電負(fù)荷的計(jì)算公式。有關(guān)學(xué)者還以游艇作為相關(guān)研究目標(biāo)，研究了相關(guān)需要系數(shù)在系統(tǒng)用電負(fù)荷計(jì)算過程中取值的有關(guān)經(jīng)驗(yàn)。
其他學(xué)者以直流配電設(shè)備系統(tǒng)作為應(yīng)用背景，設(shè)立了系統(tǒng)電壓的評(píng)估計(jì)算模型，研究了制約系統(tǒng)電壓量級(jí)的核心需要，為直流配電裝置系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)過程提供了具有現(xiàn)實(shí)意義的參考依據(jù)。另有學(xué)者配合某城市的軌道交通系統(tǒng)相關(guān)裝置的運(yùn)營特性，研究了當(dāng)?shù)剀壍澜煌ㄏ到y(tǒng)的地鐵裝備運(yùn)行需要系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，然而缺少對(duì)該需要系數(shù)數(shù)值制約要素的深入研究，取值工作的靈活性相對(duì)較差。還有學(xué)者以某地軌道交通系統(tǒng)的地鐵列車運(yùn)營系統(tǒng)作為研究目標(biāo)，研究了制約其需要系數(shù)數(shù)值的各類要素，而且指出變壓器額定容量的評(píng)定必須考慮開啟功率相對(duì)較大的風(fēng)機(jī)。不過在考慮相關(guān)變壓器額定容量的過程中沒有制約系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的損耗[1]。
本文的主要研究目標(biāo)為地鐵系統(tǒng)站房內(nèi)負(fù)責(zé)照明的用電負(fù)荷、泵類及電動(dòng)扶梯等設(shè)備的用電負(fù)荷、弱電以及通信設(shè)備等的用電負(fù)荷，配合了某地軌道交通系統(tǒng)中地鐵線路的相關(guān)裝備平時(shí)在運(yùn)營過程中的實(shí)際負(fù)荷用電量，對(duì)需要系數(shù)的原理參數(shù)值與實(shí)際參數(shù)值實(shí)施比對(duì)，研究了相關(guān)制約要素，并且指出地鐵系統(tǒng)站房內(nèi)降壓變壓器額定功率的確定必須結(jié)合考察負(fù)載率及損耗率，后期對(duì)所有種類負(fù)載的需要系數(shù)與變壓器負(fù)載率提出了理論值。能夠?yàn)橄嗤愋偷蛪汗╇婍?xiàng)目工程規(guī)劃設(shè)計(jì)提供有價(jià)值的參考及技術(shù)依據(jù)。
2軌道交通系統(tǒng)低壓負(fù)載歸類研究地鐵系統(tǒng)站房負(fù)載依照關(guān)鍵程度可以分成1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)負(fù)載。其中1級(jí)負(fù)載通常是雙母線模式配電，一條為主要線路、一條為備用線路。2級(jí)負(fù)載能夠被1級(jí)負(fù)載電源系統(tǒng)進(jìn)行配電，3級(jí)負(fù)載能夠被2級(jí)負(fù)載電源系統(tǒng)進(jìn)行配電，其中某一路電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，斷開3級(jí)負(fù)載。地鐵系統(tǒng)站房用電負(fù)載通常為1級(jí)負(fù)載及2級(jí)負(fù)載。地鐵系統(tǒng)站房負(fù)載依據(jù)類型能夠分成三種，即為動(dòng)力總成負(fù)載、照明裝置負(fù)載及系統(tǒng)綜合負(fù)載[2]。
3地鐵系統(tǒng)負(fù)載研究地鐵系統(tǒng)站房低壓供電裝置系統(tǒng)負(fù)載核算通常使用需要系數(shù)方法。第一步是把供電主干線路區(qū)域內(nèi)的用電裝置依照相關(guān)類別實(shí)施歸類，由相關(guān)用電裝置構(gòu)成的系統(tǒng)額定功率除以需要系數(shù)獲得各個(gè)裝置的最大凈功率。第二步是將額定功率總和除以同時(shí)系數(shù)獲得供電主干線路的計(jì)算負(fù)載。第三步將供電主干線路的計(jì)算負(fù)載總和除以同時(shí)系數(shù)獲得變電站的計(jì)算負(fù)載。本文以照明裝置負(fù)載、泵類動(dòng)力總成負(fù)載、電動(dòng)扶梯類動(dòng)力總成負(fù)載及某些弱電系統(tǒng)負(fù)載為分析目標(biāo)，針對(duì)某地鐵線路的相關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)施了隨機(jī)性采集調(diào)查。
3.1地鐵系統(tǒng)照明裝置負(fù)載
地鐵系統(tǒng)站房照明裝置負(fù)載實(shí)際測(cè)量數(shù)值和該裝備額定總量比值區(qū)間在(0.35～0.55)間，和初期規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)期需要系數(shù)數(shù)值差異較大，其重要因素是實(shí)際測(cè)量數(shù)值取值時(shí)間是白天，照明裝置沒有全部開啟，因此實(shí)際產(chǎn)生的照明裝置負(fù)載較小。除此以外，通常相關(guān)地鐵工程技術(shù)人員在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)期，低壓供電領(lǐng)域(低于430V)和供配電專業(yè)(430V～45kV)通常在資料交換時(shí)，沒能綜合考慮，基于相關(guān)地鐵工程技術(shù)人員的規(guī)劃習(xí)慣，下游行業(yè)提供資源取值比較保守，也就是說實(shí)際裝置的額定容量有可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)手冊(cè)中規(guī)定的參考值。
所以，在選定降變裝置額定容量時(shí)，基于實(shí)際測(cè)量數(shù)值，結(jié)合下游領(lǐng)域有關(guān)照明裝置相關(guān)負(fù)載提供資源的重要性，及相關(guān)照明裝置在地鐵系統(tǒng)站房中使用的廣泛性及重要意義，并且依據(jù)《工業(yè)及民用供電設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中的大型商業(yè)建筑物照明裝置需要系數(shù)，可依照(0.85～0.95)區(qū)間取值[3]。
3.2地鐵系統(tǒng)泵類動(dòng)力總成負(fù)載
消防水泵及廢水水泵都屬于消防系統(tǒng)相關(guān)負(fù)載，日常處于關(guān)閉狀態(tài)，平日不能獲得相關(guān)裝置實(shí)際測(cè)量數(shù)值，并且只能在火災(zāi)發(fā)生時(shí)才運(yùn)行的裝備不需要?dú)w入設(shè)備總額定功率，因此在變壓器額定容量核算過程中不需要累計(jì)，相關(guān)裝置的需要系數(shù)取值建議參照雨水水泵的需要系數(shù)。依照“雨水水泵”負(fù)載線路的實(shí)際測(cè)量數(shù)值能夠得出，水泵類負(fù)載的需要系數(shù)按照0.85取值是比較科學(xué)合理的。
3.3地鐵系統(tǒng)電動(dòng)扶梯類動(dòng)力總成負(fù)載
現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量數(shù)值和相關(guān)裝置額定容量的比值與規(guī)劃設(shè)計(jì)需要系數(shù)的取值對(duì)比可能較小，其主要原因是該地鐵車站是標(biāo)準(zhǔn)型車站，不是換乘型樞紐車站，并且此次現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)收集工作進(jìn)行的時(shí)間不是早晚高峰期，因此客流量較少、電動(dòng)扶梯實(shí)際運(yùn)行時(shí)間較短，所以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量負(fù)載數(shù)偏小[4]。所以，電動(dòng)扶梯相關(guān)負(fù)載在規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中需要全方位考慮相關(guān)地鐵車站的客流量，依據(jù)此類用電負(fù)載的特性，電動(dòng)扶梯相關(guān)負(fù)載需要的系數(shù)在客流量很大的換乘型地鐵車站可以選取0.85，在客流量較少的標(biāo)準(zhǔn)型地鐵車站可以選取0.75。
3.4地鐵系統(tǒng)弱電網(wǎng)絡(luò)負(fù)載
通訊系統(tǒng)負(fù)載是1級(jí)負(fù)載中比較關(guān)鍵的部分，一般分為三大通信服務(wù)商相關(guān)裝備進(jìn)行供電，此種負(fù)載受地鐵站房外形、尺寸及客流量影響較小，整條線路完全相同，實(shí)際測(cè)量負(fù)載數(shù)值和相關(guān)裝備額定容量比值不大，因?yàn)檠b備招標(biāo)額定容量通常源于項(xiàng)目工程施工作業(yè)習(xí)慣，選取數(shù)值偏大，而且各種通訊系統(tǒng)裝置真實(shí)容量總和可能會(huì)小很多，實(shí)際測(cè)量負(fù)載數(shù)值無法表達(dá)系統(tǒng)要求的最大負(fù)載，全方位考慮通訊相關(guān)裝置負(fù)載的關(guān)鍵作用，通訊相關(guān)裝置負(fù)載需要系數(shù)通常建議取保守值0.65。
4地鐵站房降壓變壓器額定容量選擇原則
相關(guān)設(shè)計(jì)人員在確定下游各種類型裝置組的計(jì)算容量后，需要考慮同時(shí)系數(shù)的取值，最終獲得系統(tǒng)的計(jì)算容量，進(jìn)而依據(jù)負(fù)載率選定科學(xué)的地鐵系統(tǒng)站房降壓變壓裝置的額定容量。地鐵系統(tǒng)站房通常配備2臺(tái)容量一致能夠互相替換的備用變壓器裝置，降壓變電站低壓端的電氣裝置主線采用單一母線，且設(shè)置3級(jí)負(fù)載母線分段的操作模式。日常狀態(tài)下母聯(lián)斷路裝置處于斷開狀態(tài)，2部變壓器裝置一起運(yùn)行;如果其中一臺(tái)變壓器裝置正在檢修或者其中一條電路的電源出現(xiàn)問題導(dǎo)致停電，母聯(lián)斷路器裝置自行啟動(dòng)，斷開3級(jí)負(fù)載母線部分，此時(shí)全站的1、2級(jí)負(fù)載由另一臺(tái)變壓器帶動(dòng)運(yùn)行。
所以，相關(guān)設(shè)計(jì)人員在選定單臺(tái)變壓器裝置的額定容量時(shí)，必須讓系統(tǒng)符合在斷開某一臺(tái)變壓器裝置時(shí)，其他變壓器裝置的額定容量(包括過負(fù)載能力)可以滿足全站1、2級(jí)負(fù)載的需要。這樣就要求特別注意對(duì)變壓器裝置額定容量進(jìn)行計(jì)算時(shí)，不包含消防類負(fù)載，不過消防電梯屬于例外。除此以外，對(duì)于不會(huì)同時(shí)工作的裝置按比較大的數(shù)值考慮[5]。
5結(jié)束語
綜上所述，為了科學(xué)準(zhǔn)確地定義地鐵系統(tǒng)站房變壓器額定容量及下級(jí)各種類型開關(guān)及電纜型號(hào)，在確保地鐵工程品質(zhì)的基礎(chǔ)上，降低相關(guān)工程造價(jià)。本文以地鐵系統(tǒng)照明裝置負(fù)載、泵類負(fù)載、電動(dòng)扶梯類負(fù)載、弱電體系負(fù)載為分析目標(biāo)，通過研究地鐵系統(tǒng)站房各種類型負(fù)載實(shí)際額定總?cè)萘颗c理論規(guī)劃額定總?cè)萘块g的關(guān)系，來了解地鐵系統(tǒng)站房各種類型負(fù)載的特性，并且定義科學(xué)的需要系數(shù)。根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，照明裝置負(fù)載需要系數(shù)可以依照(0.85～0.95)系數(shù)進(jìn)行取值。泵類負(fù)載需要系數(shù)可以依照0.85進(jìn)行取值。
軌道交通論文：基于軌道交通硬件平臺(tái)的“自動(dòng)控制原理”實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革
電動(dòng)扶梯負(fù)載的需要系數(shù)在客流量非常大的地鐵換乘車站可以依照0.85進(jìn)行取值，在客流量較少的標(biāo)準(zhǔn)型地鐵車站可以選取保守系數(shù)0.75。通訊類負(fù)載需要系數(shù)可以全部選取保守系數(shù)0.65。變壓器額定總?cè)萘康呢?fù)載率可以選取保守系數(shù)0.77。實(shí)際測(cè)量需要系數(shù)通常對(duì)比理論系數(shù)值要小一些，相關(guān)地鐵工程技術(shù)人員在進(jìn)行施工設(shè)計(jì)過程中，必須依據(jù)各類地鐵站房的客流量需要、各種類型負(fù)載的特性、上下游領(lǐng)域提取資源的準(zhǔn)確程度進(jìn)行靈活選擇。
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作者：李雪冬
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