姚智騰

摘要：針對地鐵車站的用電負荷情況，進行剖析，合理確定用電負荷，選用合適變壓器。

關鍵詞：地鐵車站;動力照明;用電負荷;變壓器

1簡介

地鐵車站動力照明變壓器的選擇尤為重要，容量選擇過大，會產生大牛拉小車，變壓器的有功、無功損耗會很大;容量選擇過小，變壓器的負荷率過高，對變壓器安全產生很大隱患。然后，選擇合適的容量的變壓器則需要做合理的用電負荷計算。本文深入解析負荷計算中各個參數的選取;各種狀態下，變壓器不同母線段的負載情況。

2低壓主接線

變電所低壓主接線采用單母線分段運行，正常情況下，兩臺動力變壓器同時運行，母線分段斷路器斷開，當一臺變壓器故障或停電時，自動切除三級負荷，母線分段斷路器自動投入，由另一臺變壓器向兩段母線一、二級負荷供電。各段母線均設有三級負荷總開關。

3負荷分級

車站機電設備及照明用電負荷按其不同的用途和重要性分為三級。

3.1一級負荷

綜合監控系統、通信系統、民用通信、信號系統、火災自動報警系統、自動滅火、環境與設備監控系統、自動售檢票系統、屏蔽門、所用電、應急照明、站廳/站臺公共區照明、廢水泵、敞口出入口及風亭雨水泵、消防水系統設備及其閥門、事故風機及其閥門、緊急疏散用自動扶梯、門禁、站臺門、防淹門、公安通信、應急導向燈箱等。其中應急照明、變電所操作電源、通信系統、信號系統、火災自動報警系統等為特別重要負荷。

3.2二級負荷

設備區和管理區照明、非事故風機、污水泵、有蓋出入口、非疏散用自動扶梯、電梯、維修電源、銀行、備用空調系統、普通導向燈箱、出入口通道照明等。

3.3三級負荷

冷水機組及其配套設備、廣告照明、保潔電源、商鋪等。

4.計算分析

4.1地鐵車站廣泛采用需要系數法進行負荷計算，需要系數的準確性至關重要，通過和地鐵公司、運營，各鐵路設計院等諸多單位、部門的溝通，基本確定各類負荷的需要系數：

所用電、通信（專用）、民用通信、公安通信、PIDS、信號、綜合監控、BAS、氣體滅火、車控室、警務室、車站電子導引需用系數都按0.5考慮;AFC需用系數按0.75;屏蔽門按0.65考慮;電梯、二級負荷小動力按0.2考慮;廣告照明按1考慮;廢水泵、污水泵按0.7考慮;消防泵、維修電源箱按0考慮;銀行、商鋪按0.8考慮;環控、出入口按0.6～0.7考慮;扶梯按0.5～0.6考慮;三級負荷小動力按0.3～0.4考慮;照明（非廣告類）按0.7～0.8考慮;EPS按0.8～0.9考慮。

4.2由于地鐵車站選用的變壓器為兩臺互為備用，且容量要一致。兩變壓器的高壓進線來自不同母線，滿足雙高壓進線。所以在分配負荷的時候兩臺變壓器應分配均等;而且需要按不同負荷等級來分配均等。

4.3正常情況下的負荷計算：兩段母線應承受的電力負荷需基本一致。兩段母線分配好負荷后，所有的Pjs計算功率求和，然后乘以同時系數（一般取0.85），再按補償后的功率因數（一般取0.9）算出視在功率S。此項計算關鍵點是一級負荷不應算重復，一級負荷供電方式為雙路供電，設計時應標明那段母線是主供，那段是備供。在計算Pjs和時，只需提出主供的Pjs，備供的Pjs不考慮。二、三級負荷由于是單回路供電，所以二、三級負荷不存在備供的情況;另一個關鍵點就是計算出的視在功率S，應是兩臺變壓器共同提供的負荷。根據變壓器正常情況下負載率不能高于85%，可以算出變壓器容量：St≥S/2/0.85。

2.4非正常情況下的負荷計算：當一臺變壓器故障或停電時，由SCADA系統自動切除三級負荷，母線分段斷路器自動投入，由另一臺變壓器向兩段母線一、二級負荷供電。將兩段母線的所有一二級Pjs計算功率求和，然后乘以同時系數（一般取0.85），再按補償后的功率因數（一般取0.9）算出視在功率S。此項計算關鍵點是也是一級負荷不應算重復，在計算Pjs和時，只需提出主供的Pjs，備供的Pjs不考慮[4];另一個關鍵點就是計算出的視在功率S，應是任一臺變壓器單獨提供的負荷，且此種情況下，變壓器的負載率可以達到滿負荷運轉（負載率不超過100%即可，一般取0.95）?？梢运愠鲎儔浩魅萘浚篠t≥S/0.95。（5）以上兩種情況計算出來后，取大值，再根據變壓器各容量分級，選取合適容量的變壓器。按照以往設計經驗，肯定是非正常情況下的St大于正常情況下的St;而且標準車站一般最終選取2臺1250kVA或2臺1600kVA的變壓器。

現以廣州地鐵11號線南石路站的負荷書為例：

A.一級負荷I段母線車控室Pjs=PexKx=15x0.5=7.5kW...B端負一層風亭雨水泵Pjs=PexKx=17.6x0.7=12.32kW，一級負荷I段母線總Pjs為641.89kW;

B.一級負荷II段母線A端一級環控負荷2Pjs=PexKx=145x0.7=101.5kW...B端負二層風亭雨水泵Pjs=PexKx=8.8x0.7=6.16kW，一級負荷II段母線總Pjs為591.35kW

C.二級負荷I段母線A端污水泵Pjs=PexKx=11x0.7=7.7kW...A端環控二級負荷Pjs=PexKx=78.5x0.7=54.95kW，二級負荷I段母線總Pjs為154.39kW;

D.二級負荷II段母線A端右線區間維修箱Pjs=PexKx=15x0=0kW...B端環控二級負荷Pjs=PexKx=185x0.7=129.5kW，二級負荷II段母線總Pjs為213.38kW;

E.三級負荷I段母線A端站廳廣告照明Pjs=PexKx=30x1=30kW...B端站臺廣告照明Pjs=PexKx=30x1=30kW，三級負荷I段母線總Pjs為288kW;

F.三級負荷II段母線環控三級負荷Pjs=PexKx=44x0.7=30.8kW...冷水機組2Pjs=PexKx=230x0.7=161kW，三級負荷II段母線總Pjs為221kW;

G.非正常情況變壓器視在功率（一臺變壓器帶所有一、二級負荷）：S=（a+b+c+d）xKt/0.9=1601.01x0.85/0.9=1512.07kVA，此時選用2臺1600kVA變壓器，負載率約為1512.07/1600=95%;

H.正常情況變壓器視在功率（每臺變壓器帶各自一、二、三級負荷）：S=（a+b+c+d+e+f）xKt/0.9=2110.01x0.85/0.9=1992.78kVA，此時選用2臺1600kVA變壓器，負載率約為1992.78/（1600x2）=62%;最終選用2臺1600kVA變壓器作為本車站動力照明用電。

參考文獻：

[1]王環宇. 城市軌道交通車站動力系統能耗體系分析與節能措施研究[D].北京交通大學，2018.

[2]劉艷.淺談地鐵車站動力照明設計[J].福建建材，2018（05）：37-38+82.

[3]巨建世.地鐵車站動力照明變壓器容量計算解析[J].建設科技，2015（18）：88-89.