某地鐵站降壓變壓器容量的計(jì)算

王健 劉秀蓉

摘 要：以某城市軌道交通K站為例，對(duì)其低壓負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，從而計(jì)算出其降壓變壓器容量。

關(guān)鍵詞：降壓變壓器；低壓負(fù)荷；容量；計(jì)算

引言

軌道交通設(shè)備的容量選擇對(duì)象包括主變壓器、整流變壓器、配電變壓器、開關(guān)設(shè)備、電纜等；其中配電變壓器較其他變壓器承擔(dān)的負(fù)荷種類要復(fù)雜得多，相應(yīng)的容量選擇也難度較大，本文針對(duì)軌道交通配電變壓器的容量選擇進(jìn)行計(jì)算研究。

在配電變壓器容量選擇前一般要根據(jù)車站各系統(tǒng)設(shè)備提交的負(fù)荷來統(tǒng)計(jì)車站的負(fù)荷，由于各系統(tǒng)設(shè)備提交的負(fù)荷容量裕度一般較大，故國(guó)內(nèi)軌道交通配電變壓器的容量選擇普遍存在著偏大的情況，容量偏大，不但增加建設(shè)成本，而且在運(yùn)行中電能損耗更大，不符合國(guó)家節(jié)能減排的要求，因此，選擇合適容量的配電變壓器顯得尤其重要。

本文以某城市軌道交通K站為例，對(duì)其低壓負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，從而計(jì)算出其降壓變壓器容量。

1 工程概述

K站總長(zhǎng)為192.25m（內(nèi)凈），標(biāo)準(zhǔn)段寬為17.8m（內(nèi)凈），車站高度為14.11m；主體建筑面積為8805m2，為局部地下三層10.5m島式站臺(tái)車站。地下一層為設(shè)備層，地下二層為站廳層，地下三層為站臺(tái)層，車站無軌道交通換乘。車站共設(shè)4個(gè)出入口。

車站降壓變電所位于車站站臺(tái)層西端，負(fù)責(zé)供車站及兩端相鄰各半個(gè)區(qū)間的動(dòng)力照明用電。

2 低壓負(fù)荷資料

2.1 低壓負(fù)荷容量

K站總低壓負(fù)荷容量為2877.7kW其中：動(dòng)力負(fù)荷為2537.7kW，照明負(fù)荷為336kW，以動(dòng)力負(fù)荷為主，占總負(fù)荷的88.3%。

2.2 負(fù)荷分類組成

根據(jù)軌道交通負(fù)荷特點(diǎn)進(jìn)行如下分類，詳見表1

表1 K站負(fù)荷分類組成

注：1、動(dòng)力照明負(fù)荷以一、二級(jí)負(fù)荷為主，占總負(fù)荷的55%。

2、動(dòng)力負(fù)荷為2537.7kW，其中通風(fēng)空調(diào)負(fù)荷為1355kW，占總負(fù)荷的47.1%，占動(dòng)力負(fù)荷的53.4%。

3 計(jì)算方法及系數(shù)選取

3.1 計(jì)算方法

負(fù)荷計(jì)算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法、單位指標(biāo)法等幾種。其中需要系數(shù)法采用設(shè)備功率乘以需要系數(shù)和同時(shí)系數(shù)，直接求出計(jì)算負(fù)荷。這個(gè)方法比較簡(jiǎn)便，應(yīng)用廣泛，尤其適用于配、變電所的負(fù)荷計(jì)算。軌道交通負(fù)荷計(jì)算基本采用需要系數(shù)法。

3.2 需要系數(shù)法

由于用電設(shè)備組多數(shù)設(shè)備實(shí)際上不一定都同時(shí)運(yùn)行，運(yùn)行的那些設(shè)備又不太可能都滿負(fù)荷，考慮到設(shè)備和配線線路都有功率損耗，因此用電設(shè)備組的有功計(jì)算負(fù)荷應(yīng)為：

Pc=K×Ps

式中，Pc為用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷；Ps為用電設(shè)備組的設(shè)備容量；Kx為需要系數(shù)，即用電設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)所需的有功功率與其設(shè)備容量的比值，一般小于1。

3.3 需要系數(shù)的選取

根據(jù)對(duì)北京、南京、佛山（廣佛）、廣州、蘇州等城市軌道交通典型站的動(dòng)力照明計(jì)算負(fù)荷進(jìn)行匯總，進(jìn)行建議值選取，詳見表2。

4 負(fù)荷計(jì)算

4.1 變壓器選擇的基本原則

4.1.1 軌道交通用配電變壓器容量的選擇一方面必須滿足當(dāng)一臺(tái)變壓器故障退出運(yùn)行時(shí)，另一臺(tái)變壓器在額定負(fù)載的條件下能夠承擔(dān)本變電站供電范圍內(nèi)一、二級(jí)負(fù)荷。

4.1.2 配電手冊(cè)中對(duì)變壓器的負(fù)載率要求為60%～70%，且其事故率低于100%。

4.2計(jì)算原則及結(jié)果

根據(jù)用電負(fù)荷資料，及其中單相負(fù)荷盡量平均分配于三相中、 兩段母線盡量配置均衡、各消防負(fù)荷均不參與負(fù)荷計(jì)算的計(jì)算原則，得出以下結(jié)果：

4.2.1 當(dāng)變壓器容量為1250kVA時(shí)：變壓器的負(fù)載率為60.63%；事故率為93.68%。

4.2.2 當(dāng)變壓器容量為1000kVA時(shí)：變壓器的負(fù)載率為75.78%；事故率為117.11%。

5 結(jié)束語

通過以上計(jì)算，我們不難得出結(jié)論當(dāng)變壓器容量為1250kVA時(shí)，符合其實(shí)際用電需求，故應(yīng)選擇使用兩臺(tái)1250kVA容量變壓器較為合理。

參考文獻(xiàn)

[1]GB50157-2003，地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]GB50054-2011，低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]GB50055-2011，通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

作者簡(jiǎn)介：王健（1987-），男，山東省陵縣人，2009年畢業(yè)于西南交通大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，本科，助理工程師，主要從事地鐵設(shè)計(jì)與研究工作。