地铁车站动力照明变压器容量计算解析

姚智腾

摘要：针对地铁车站的用电负荷情况，进行剖析，合理确定用电负荷，选用合适变压器。

关键词：地铁车站;动力照明;用电负荷;变压器

1简介

地铁车站动力照明变压器的选择尤为重要，容量选择过大，会产生大牛拉小车，变压器的有功、无功损耗会很大;容量选择过小，变压器的负荷率过高，对变压器安全产生很大隐患。然后，选择合适的容量的变压器则需要做合理的用电负荷计算。本文深入解析负荷计算中各个参数的选取;各种状态下，变压器不同母线段的负载情况。

2低压主接线

变电所低压主接线采用单母线分段运行，正常情况下，两台动力变压器同时运行，母线分段断路器断开，当一台变压器故障或停电时，自动切除三级负荷，母线分段断路器自动投入，由另一台变压器向两段母线一、二级负荷供电。各段母线均设有三级负荷总开关。

3负荷分级

车站机电设备及照明用电负荷按其不同的用途和重要性分为三级。

3.1一级负荷

综合监控系统、通信系统、民用通信、信号系统、火灾自动报警系统、自动灭火、环境与设备监控系统、自动售检票系统、屏蔽门、所用电、应急照明、站厅/站台公共区照明、废水泵、敞口出入口及风亭雨水泵、消防水系统设备及其阀门、事故风机及其阀门、紧急疏散用自动扶梯、门禁、站台门、防淹门、公安通信、应急导向灯箱等。其中应急照明、变电所操作电源、通信系统、信号系统、火灾自动报警系统等为特别重要负荷。

3.2二级负荷

设备区和管理区照明、非事故风机、污水泵、有盖出入口、非疏散用自动扶梯、电梯、维修电源、银行、备用空调系统、普通导向灯箱、出入口通道照明等。

3.3三级负荷

冷水机组及其配套设备、广告照明、保洁电源、商铺等。

4.计算分析

4.1地铁车站广泛采用需要系数法进行负荷计算，需要系数的准确性至关重要，通过和地铁公司、运营，各铁路设计院等诸多单位、部门的沟通，基本确定各类负荷的需要系数：

所用电、通信（专用）、民用通信、公安通信、PIDS、信号、综合监控、BAS、气体灭火、车控室、警务室、车站电子导引需用系数都按0.5考虑;AFC需用系数按0.75;屏蔽门按0.65考虑;电梯、二级负荷小动力按0.2考虑;广告照明按1考虑;废水泵、污水泵按0.7考虑;消防泵、维修电源箱按0考虑;银行、商铺按0.8考虑;环控、出入口按0.6～0.7考虑;扶梯按0.5～0.6考虑;三级负荷小动力按0.3～0.4考虑;照明（非广告类）按0.7～0.8考虑;EPS按0.8～0.9考虑。

4.2由于地铁车站选用的变压器为两台互为备用，且容量要一致。两变压器的高压进线来自不同母线，满足双高压进线。所以在分配负荷的时候两台变压器应分配均等;而且需要按不同负荷等级来分配均等。

4.3正常情况下的负荷计算：两段母线应承受的电力负荷需基本一致。两段母线分配好负荷后，所有的Pjs计算功率求和，然后乘以同时系数（一般取0.85），再按补偿后的功率因数（一般取0.9）算出视在功率S。此项计算关键点是一级负荷不应算重复，一级负荷供电方式为双路供电，设计时应标明那段母线是主供，那段是备供。在计算Pjs和时，只需提出主供的Pjs，备供的Pjs不考虑。二、三级负荷由于是单回路供电，所以二、三级负荷不存在备供的情况;另一个关键点就是计算出的视在功率S，应是两台变压器共同提供的负荷。根据变压器正常情况下负载率不能高于85%，可以算出变压器容量：St≥S/2/0.85。

2.4非正常情况下的负荷计算：当一台变压器故障或停电时，由SCADA系统自动切除三级负荷，母线分段断路器自动投入，由另一台变压器向两段母线一、二级负荷供电。将两段母线的所有一二级Pjs计算功率求和，然后乘以同时系数（一般取0.85），再按补偿后的功率因数（一般取0.9）算出视在功率S。此项计算关键点是也是一级负荷不应算重复，在计算Pjs和时，只需提出主供的Pjs，备供的Pjs不考虑[4];另一个关键点就是计算出的视在功率S，应是任一台变压器单独提供的负荷，且此种情况下，变压器的负载率可以达到满负荷运转（负载率不超过100%即可，一般取0.95）。可以算出变压器容量：St≥S/0.95。（5）以上两种情况计算出来后，取大值，再根据变压器各容量分级，选取合适容量的变压器。按照以往設计经验，肯定是非正常情况下的St大于正常情况下的St;而且标准车站一般最终选取2台1250kVA或2台1600kVA的变压器。

现以广州地铁11号线南石路站的负荷书为例：

A.一级负荷I段母线车控室Pjs=PexKx=15x0.5=7.5kW...B端负一层风亭雨水泵Pjs=PexKx=17.6x0.7=12.32kW，一级负荷I段母线总Pjs为641.89kW;

B.一级负荷II段母线A端一级环控负荷2Pjs=PexKx=145x0.7=101.5kW...B端负二层风亭雨水泵Pjs=PexKx=8.8x0.7=6.16kW，一级负荷II段母线总Pjs为591.35kW

C.二级负荷I段母线A端污水泵Pjs=PexKx=11x0.7=7.7kW...A端环控二级负荷Pjs=PexKx=78.5x0.7=54.95kW，二级负荷I段母线总Pjs为154.39kW;

D.二级负荷II段母线A端右线区间维修箱Pjs=PexKx=15x0=0kW...B端环控二级负荷Pjs=PexKx=185x0.7=129.5kW，二级负荷II段母线总Pjs为213.38kW;

E.三级负荷I段母线A端站厅广告照明Pjs=PexKx=30x1=30kW...B端站台广告照明Pjs=PexKx=30x1=30kW，三级负荷I段母线总Pjs为288kW;

F.三级负荷II段母线环控三级负荷Pjs=PexKx=44x0.7=30.8kW...冷水机组2Pjs=PexKx=230x0.7=161kW，三级负荷II段母线总Pjs为221kW;

G.非正常情况变压器视在功率（一台变压器带所有一、二级负荷）：S=（a+b+c+d）xKt/0.9=1601.01x0.85/0.9=1512.07kVA，此时选用2台1600kVA变压器，负载率约为1512.07/1600=95%;

H.正常情况变压器视在功率（每台变压器带各自一、二、三级负荷）：S=（a+b+c+d+e+f）xKt/0.9=2110.01x0.85/0.9=1992.78kVA，此时选用2台1600kVA变压器，负载率约为1992.78/（1600x2）=62%;最终选用2台1600kVA变压器作为本车站动力照明用电。

参考文献：

[1]王环宇. 城市轨道交通车站动力系统能耗体系分析与节能措施研究[D].北京交通大学，2018.

[2]刘艳.浅谈地铁车站动力照明设计[J].福建建材，2018（05）：37-38+82.

[3]巨建世.地铁车站动力照明变压器容量计算解析[J].建设科技，2015（18）：88-89.