大型铁路客站供电方案及可靠性分析

熊一帆 黎洪生 汪翊琪

摘 要：文章以北方地区某大型铁路客站项目的供电系统设计为例，通过多方案比选，对大型铁路客站供配电系统可靠性进行了分析，阐述了铁路客站供配电系统设计思路，总结了相关设计技术要点。

关键词：供电系统；方案比选；可靠性

随着时代的发展和人民生活水平提高，國家及民众对于铁路交通越来越重视，各地区各类型的铁路客站不断兴建，铁路客站的建设成为近年来建筑行业的热点。现代铁路客站人流量非常大，并且全天24小时无间断运营。设备昂贵，功能复杂，可靠性要求高，所以不允许出现电气事故，否则可能对人身安全造成危害，同时也会使电力设备受到损坏，造成大量经济损失。因大型铁路客站的电气设备种类及结构的复杂性和特殊性，以及大型铁路交通设备的不断创新和精细化，铁路客站电气设计的要求也越来越高[1]。铁路客站电气设计的可靠性和安全性是近年来电气设计行业关注的重点，提高其供配电可靠性的同时，保证其经济性将具有十分重要的应用价值和研究意义。

1 大型客站的负荷分析

一级负荷、二级负荷和三级负荷的供电要求不同。一级负荷应由双重电源供电，确保双重电源不能同时损坏。二级负荷宜由两回路供电。二级负荷也可以由一回路 6 kV以上的专用架空线路供电。三级负荷的供电没有要求。

大型铁路客站由于其建筑类型的特殊性，用电设备同样多样复杂，且对于供电要求很高，以某北方新建大型铁路客站为例，该大型铁路客站具有候车区域、售票区域、办公区域和商务服务区域等，负荷类型包括机房设备、消防监控设备、照明火灾报警设备、动力空调等用电设备。经过负荷计算与功率补偿，最终确定的一级负荷主要包括站房的票务机房设备、综合监控室设备、旅服机房设备、消防及设备监控室设备、进站大厅安检仪设备、进出站闸机和自动售票机设备、贵宾候车厅照明、应急照明、火灾自动报警系统、消防动力设备等，其负荷容量为2 490 kW。二级负荷主要包括列车到发预告显示系统、行包用设备、弱电机房设备配置的专用空调、生活水泵、潜污泵、客梯及扶梯、天沟融雪及电伴热设备、公共区照明（含雨棚照明）、其他办公区域及设备用房照明等，其负荷容量1 463 kW。三级负荷主要包括其他电力、空调负荷及一般照明，其负荷容量13 766 kW。

2 供电方案及可靠性分析

2.1 供电方案设计思路

本项目拟从铁路220/35/10 kV牵引变电站两段不同10 kV母线段引来4路10 kV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。

一般常规的供电方案，由开闭所引出电源供电线路，在负荷侧设置变配电所，经过变配电所降压然后向用电设备供电。目前新型的供电方式有直配供电，即从电厂直接以发电机电压向用户供电的变电站则称为直配变电站。开闭所，其作用是把变电站送来的一路电源，通过在“开闭所”里设置的多台开关柜，把电输送到需要用电的若干个区域或不同的建筑物里，电压不变。变配电所是电力网中的线路连接点，是用以变换电压、交换功率和汇集、分配电能的设施。它主要由主变压器、配电装置及测量、控制系统等构成，是电网的重要组成部分和电能传输的重要环节，对保证电网安全、经济运行具有举足轻重的作用[2]。

供电设计的思路主要确定有以下3个方案[3-4]。

方案一为常规供电设计方案，由于大型铁路客站的地理位置及负荷种类容量的特殊性，如果由开闭所向变配电所供电，需要专门设立一个10 kV开闭所，然后在铁路客站内设置4座10/0.4 kV的变配电所，分别负责北区非商业用电、北区商业用电、南区非商业用电和南区商业用电，由10 kV开闭所分别向4座10/0.4 kV变配电所供电。

方案二为方案一的改进方案，同样需要专门设立一个10 kV开闭所和四座10/0.4 kV的变配电所，与方案一不同的是，方案二由10 kV开闭所向4座10/0.4 kV变配电所直配供电，即从10 kV开闭所直接以发电机的电压等级向4座10/0.4 kV变配电所中的用电设备供电，在10/0.4 kV变配电所中不再单独设置母线。

方案三为不设立开闭所供电方案，同时只在南部区域和北部区域各设置一座10/0.4 kV的变配电所，每个10/0.4 kV变配电所均由两路不同的供电电源供电。

2.2 供电方案的可靠性分析

通过以上设计的供电方案，根据各方案的区别，在分析各供电方案的优点和缺点时，总结需要考虑以下几个因素。

（1）供电电源进线集中，供电电源及设备种类一一配对会更方便计量，更容易管理。相反供电电源不集中，多供电电源对多种类设备交叉供电会导致计量和管理的不方便，需要采取其他措施计量管理，目前已经有比较好的网络监测系统可以统一监控管理。

（2）配电级数多会导致供配电系统更加复杂，供配电系统的可靠性会降低，同时不利于日后系统的扩展及开关的选择。配电级数少可靠性得到了提高，供配电系统覆盖的范围也会增大，所以一旦发生故障则影响范围更大，要求很高的供电可靠性。

（3）供电电源回路供电负荷不均匀会导致负荷较大的回路对设备及材料的要求更高，老化损坏速度更快，同时供电负荷不均匀还会导致电能损耗增大，需要尽量避免。

（4）10 kV电压等级的设备造价较高，体积较大，同时10 kV配电需要高压电缆，费用较高，且可能含有辐射影响。

通过方案比选，方案已设立了10 kV开闭所，由开闭所集中向4个10/0.4 kV变配电所供电，所以整个大型客站的用电情况可以在10 kV开闭所直接计量，也方便管理，但是方案一配电级数太多，供配电系统复杂，所以发生故障的可能性更高，供配电系统的可靠性较低，同时不利于日后系统的扩展及开关的选择，显得很局限，所以不采用方案一。

方案二同样也设立了10 kV开闭所，计量和管理也较为方便，与方案一不同的是，方案二的10/0.4 kV变配电所变压器由10 kV开闭所直配供电，省去了10/0.4 kV变配电所的母线，因此减少了配电级数，避免了方案一配电级数较多的问题，但由于直配供电，10 kV的电压等级需要被输送到所有电系统的变压器，电压等级过高对设备及材料要求高，同时高压电缆敷设范围太大，数量太多也会有一定的辐射危害。方案二较方案一有明显的改善，但是设备投资也相应增大，经济性大大降低。

方案三则未设置开闭所，且在南北站房均只设一座综合10/0.4 kV变配电所，节省了大量土地面积，同时两个变配电所均由两路不同的供电电源供电保证了其供电的可靠性，配电级数少，供配电系统简单可靠，供电回路不再单独为某一类设备供电，而是同时为变配电所内设备供电，供电负荷更加均匀，由于级数少，高压设备也相应减少，大幅度减小了建设成本，唯一的不足就是10 kV电源进线分散在南、北站房，铁路客站的用电总负荷计量和管理不太方便，同时商业用电与站房其他用电共用10 kV配电，不能直接对商业用电的计量和统计，但是由于自动化系统的发展，统计和管理问题已经得到了较好的解决，所以其他条件成为选择供电方案的关键，可靠性高、经济性好是方案三的主要特点，自动化系统的利用占地面积小，投资建设费用不高也是方案三的优势。

3 10 kV供电系统设计

根据以上供电方案的可靠性与经济性的分析，方案三由于系统结构简单、明了，供電可靠性高，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。由于南北区域变配电所供电电源相同，只有降压变压器容量不同，以北部区域为例，方案三的10 kV供电系统设计如图1所示。

4 结语

对于大型铁路客站供电系统的管理、计量和其他操作简单但很繁琐且复杂，需要消耗大量人力等的问题在当今自动化系统发展迅速的时代，已经可以由自动化系统解决，所以供电系统设计的首要义务就是能够具有更高的供电可靠性，其次，需要考虑的是建设成本等问题[5]。本文的大型铁路客站供电系统设计方案，已经避免了很多老旧的设计问题，提高了供电可靠性。

[参考文献]

[1]何金龙.现阶段建筑供配电设计中存在问题及解决对策研究[J].建筑工程技术与设计，2017（6）：12-13.

[2]唐志平.供配电技术[M].北京：电子工业出版社，2008.

[3]陈车.大型铁路客站供配电系统设计及其可靠性分析[J].智能建筑电气技术，2017（3）：50-57.

[4]冯垚鑫.建筑供配电可靠性研究[J].山西建筑，2018（15）：66-67.

[5]杜荣茂.浅谈铁路客站电气的绿色节能设计[J].城市建设理论研究（电子版），2014（28）：51-55.