大型铁路客站供配电系统设计及其可靠性分析.docx

1?工程案例分析

1.1工程概况

本项目位于北方冬冷夏热地区，具有候车、售票、办公、商业服务等功能。客站设计高峰小时发送量为8200人/高峰小时，设计规模为16站台面18线。根据（GB50226-2007）《铁路旅客车站建筑设计规范》（2011年版），本客站属于大型铁路客站房。

本站房总建筑面积约9.9万㎡（不含商业夹层面积15830㎡），站台雨棚投影面积约5.9万㎡，建筑主体高度为40.9m，主体三层局部设夹层。建成后的站房将成为当地以铁路客运为中心，集城市轨道交通、长途车、公交、出租车和社会车辆等多种交通设施及交通方式于一体的客运综合交通枢纽（图1）。

图1某大型铁路客站鸟瞰图

1.2负荷计算及分级

根据对本站房各类负荷分析与计算，其基本负荷状况为：设备安装总容量Pe=17719kW（不含消防设备容量1652kW及夏季制冷设备容量2122kW），其中照明设备安装容量为4074kW，动力设备安装容量为5637kW，冬季采暖设备安装容量为4260kW，夏季制冷设备安装容量为2122kW（冬、夏用电负荷不重复，冬季负荷较大，符合严寒地区特点），商业部分安装容量为5400kW。经功率因数补偿后，计算负荷分别为：Pj=11300kW,Qj=3494kVar，Sj=11954kVA，cosφ=0.95。

根据（TB10008-2006）《铁路电力设计规范》、（JGJ243-2011）《交通建筑电气设计规范》，本铁路站房用电负荷等级可按表1划分。

表1?主要用电负荷等级划分表

1.310kV供电电源可靠性分析

根据上述负荷计算，笔者对本项目10kV电源路数及供电方式进行了方案比选，详见表2。根据表2方案比选，本项目最终选定按可靠性最高的方案三实施。

表2?10kV电源路数及供电方式比较表

1.410kV供电方案可靠性分析

根据上述方案比选，本项目拟从铁路220/35/10kV牵引变电站两段不同10kV母线段引来4路10kV电源（编号分别为A、B、C、D），其中A、C进线引自同一段母线，B、D进线引自另一段母线。

针对本项目4路10kV电源进线同时工作的前提，笔者提出了三个供电方案，详见图2~4，并进行了方案比选，详见表3。

图2?10kV供电方案一

图3?10kV供电方案二

图4?10kV供电方案三

表3?10kV供电方案比较表

通过方案比选，方案三系统结构简单、明了，供电可靠性高，且造价更低。本设计最终选用的供电方案三，体现了“简单的才是可靠的”设计理念，为克服“管理不便”等缺陷，特采取以下措施进行优化。

1）在北侧站房10/0.4kV变配电所旁设置一间值班控制室，并设置一套变配电综合自动化系统，将南侧站房10/0.4kV变配电所也纳入其统一管理。

2）将南、北站房的商业服务用电单独设变压器，并设一套能源管理系统，在商业服务变压器的高压侧、低压总进线侧、低压分出线侧分设多功能仪表，方便计量管理。

1.5低压配电系统可靠性分析

本项目0.4kV低压系统为单母线分段运行方式，单母线分段运行方式中每2台变压器成组，中间设联络开关。平时2台变压器各自独立运行，母联开关断开，当其中1台变压器故障或检修时，断开该台变压器，合上母联开关，由另1台变压器对剩下的全部一、二级负荷供电。联络开关设自投自复/手动转换开关。自投时应自动断开非保证负荷(三级负荷设置失压脱扣器），以保证变压器正常工作。低压主进开关与联络开关之间设电气联锁，确保任何情况下只能合其中的两个开关。

本项目低压配电系统以放射式配电方式为主（局部为树干式配电方式），对于重要负荷或单台容量较大负荷均采用放射式供电。本工程一级负荷均为专用双回路供电，并在末端自动切换；二级负荷采用双回路供电，并在适当位置切换；三级负荷采用单回路供电。

为保证本项目一级负荷的供电可靠性，分别在站房南、北两侧10/0.4kV变配电所（1#、2#）旁，各布置1座柴油发电机房，柴油发电机房内各设1台主用功率800kW（1000kVA）的应急自启动型柴油发电机组，作为第三路电源。

当10kV市电停电、缺相、电压或频率超出范围，或同一变配电所两台变压器同时故障时，可从变电所市电-发电转换开关辅助接点处拾取柴油发电机的延时启动信号，送至柴油发电机房，信号延时0~10s（可调）自动启动柴油发电机组，柴油发电机组15s内达到额定转速、电压、频率后，投入额定负载运行。当市电恢复30~60s（可调）后，自动恢复市电供电，柴油发电机组经冷却延时后，自动停机。

对于柴油发电机如何接入正常供配电系统，笔者也进行了可靠性分析比较，详见图5~7，最终选择方案三作为本项目实施方案，具体详见表4。

图5柴油发电机接入方案一

图5柴油发电机接入方案二

图6柴油发电机接入方案三