節能型降壓變電所技術探討

【文章摘要】
車站降壓變電所傳統的兩種接線方式各有優缺點。本研究提出一種新方法，其優點主要體現在經濟效益和技能減排方面。其核心是主接線依舊采用當前主要形式，但是把分列運行的兩臺變壓器分開放在車站負荷中心，然后用電纜將母線連接起來。
【關鍵詞】
節能減排；能耗；電纜；工程造價；降壓變電所；接線方式
隨著工業時代的發展，人類對電力需求量越來越高，尤其是對于電量的可靠性、持續性和穩固性。然而這三種性質需要是由變電所的合理設計和配置決定的。城市軌道交通是城市用電量最大的地方。對于華北城市來說，地下線路消耗所用的電量巨大，而遠近照明系統大概占線路總電量的37%，49%。而系統的造價占工程總造價的13%，以上可以推出在燃煤消耗上和產品制造所損耗的能量也是相當大的。
據調查匯總發現，我國車站內的降壓變電所所采用的主接線形式主要有兩種方式，分別為：一是，中、低壓單母線用于分段，然后用低壓母線作為分段的開關； 二是， 中、低壓母線用于分段，然后分別設定分段的開關。多年來車站內的降壓變電所主接線的形式變化微乎其微，而據我所知供電系統的造價在總工程的造價中所占比例高于10%，因此降低制造供電系統中的造價環節必將實現工程造價的降低， 建設成為低投入高產出的節能型變電所。
1 傳統的車站降壓變電所接線方式
1.1 單一降壓變電所
這是國內采用最多的方案。這種方案有幾個明顯的特點：只適用于小型車站， 變壓器負載率較高或合理，電纜用量較多，線路能耗也比較大。
1.2 雙降壓變電所
適用于大規模的車站，變壓器容量大于等于630 千伏安，變壓器負載率偏低， 雖然中間的低壓電纜數量減少了，卻增加了兩回中壓的電纜。在節能效果上此種方案在技能方面優于前者。但在工程造價上前者優于此種方案。綜合這兩種方案，現提出另外一套在經濟效益和技能方面都優于前兩種的方案。達到節能的前提
應該保證用電的負荷需求, 應該保持優良的實用性, 應該降低電纜的使用量, 應將電路能耗降到最低, 應該保證施工的正常進行。
1.3 實施計劃
首先應查閱資料書籍，打好理論基礎。然后對于前期的理論工作以及軟件硬件進行一個初步的調查。完成初步的方案。最終完成設計，實施計劃。
1.4 設計要求
在保證安全運行的前提下，還要考慮變電所的經濟性。設計方案應該符合國家規定的現行政策。依據國家標準以及有關規定。按照規定不能使用殘次產品，采用新技術和新設備。 技術指導選擇標準車站單座降壓變電所，主接線依舊用當前形式，但要把分列運行的兩臺變壓器分開放在車站負荷的中心，用電纜將中低壓母線連接起來。此種方案首先滿足了用電的負荷需求，其次在電纜的用量上有了大幅度的減少，從而減少了工程的造價，然后車站中間的電纜量的減少將施工的空間大幅度增加了。操作應盡可能簡單明了， 電氣接線應盡可能的清晰，操作簡便，盡可能使操作步驟簡單，可以使操作者容易掌握操作技術。復雜的接線不但使操作復雜，而且可能會導致操作人員誤操作，或者操作不當引發嚴重的后果。但是如果接線過于簡單的話也可能會產生不良的影響，也許會導致運行方式不能滿足需要， 從而造成運行的障礙，進而可能造成車站不必要的停電。
應考慮到擴建的可能，因為我國高速發展，車站可能擴建。地鐵車站中的電氣設備具有數量多、分布廣、容量大的特點， 低壓供電相對比較復雜，而且低壓供電相當困難，在建和開通的項目中具有低壓電纜電壓損失、開關級差配合、電纜通道擁擠、電纜截面積過大等許多問題。為了解決這些問題，對車站低壓供電的方式進行系統和 全面的分析，應該全面考慮系統的可靠性、工程造價、運行費用、設計施工管理的便利等多個方面，進而提出合理、可靠的低壓配電方案。從電纜數量和規格及造價方面上分析以上兩種單座降壓變電所（下面將第一種方案稱為甲方案，新型方案稱為乙方案）由于兩臺變壓器分別位于車站兩端點，在某端的二級三級負荷電源的電纜長度比甲方案要短，而且有些低壓電纜的截面積相對變小。本期造價造價分析參照了2010 年4 月某市地鐵線路一期工程中的標價。經計算表明乙方案在電纜造價方面節省了16 萬元，增加了一套電源裝置，增加9 萬元�？偠�言之乙方案節省了7 萬元從而實現了低投高產的目標。從節能效果上分析
由于在計算低壓系統中單臺變壓器的運行方式用時間較短而且是非正常工作故不計算在內。由于有些電纜的長度和規格在兩種方案中相同，這里只計算不同規格和不同長度電纜的線路損耗。在系統運行中會產生諧波，而諧波所產生的能耗計算起來比較復雜，故暫時不考慮這方面產生的影響。電纜的電阻值參照配電設計手冊。從計算有功損耗中得知，甲方案低壓線路能耗為52kw 乙方案為38kw，而按低壓線路能耗所占的百分比算，甲方案占26.7%，乙為19.5%。以上數據表明乙方案的能耗少于甲方案。節能和減排是息息相關的，能耗少了，排放量也會相對減少。（在燃煤方面，每度電燃煤量為0.404kg, 而排放每立方米二氧化碳需要標準煤0.2143kg）經過分析，乙方案在能耗和節能方面大幅度優于甲方案；從工廠造價方面節省了原材料，響應了國家節能減排的號召；即使在兩端用電負荷不相同的時候， 也可以分別使用兩種不同容量的變壓器。
2 目的和意義
結合我國的電力需求和現狀，為車站提供可靠、廉價的電能，此方案既考慮了電能的可靠性、安全性和實用性，還考慮到了節能減排對我國環境的影響，且結合我國的現狀，地鐵車站日益增多，為考慮到車站對于的電力的需求，燃煤產生的電能需求也將日益增多，進而排放量也將是一個不容忽視的問題，此次探討的方案也將盡可能改變此現狀，對于環境問題的改善也將具有重大意義。
節能減排意義非常，雖然煤炭資源雖然巨大，但煤炭是不可再生的能源，終有一天有消耗完的一天，對于大肆浪費煤炭而換來的快速發展是不可取的，對于中國可持續發展戰略相背遲。雖然提高了人民的生活水平，可是代價卻是用環境收到了嚴重污染，使人民得絕癥的幾率大大提升，所以此方案既保證了人民的生活水平的提高，而且對于燃煤量的控制對環境也會有所改善。
3 結論
在城市交通電力系統電量日益增加的時下，乙方案更能保證節能減排，而對于車站照明和供電系統在節能減排方面應在改進技術方案和降低能源消耗方面繼續努力，爭取更進一步的偏重于節能減排。綜上所述，現提出將乙方案設置為以后設計的其中一種選擇。
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