【文章內(nèi)容簡介】 臺大容量設(shè)備運(yùn)行時的附加負(fù)荷。所以此法只適用于設(shè)備臺數(shù)較少而且容量相差較大的低壓分支線及干線的負(fù)荷計算。由于需要系數(shù)法較為實用，只需要將用電設(shè)備按工作類別分組乘以相對應(yīng)的需要系數(shù)即可直接得出計算結(jié)果，所以在動力、照明負(fù)荷計算中可以采用需要系數(shù)法確定變電所內(nèi)動力變壓器的容量。 地鐵變配電負(fù)荷計算進(jìn)行負(fù)荷計算時首先需要確定用電設(shè)備的容量，本設(shè)計參考蘇州軌道交通2號線的某一車站的技術(shù)數(shù)據(jù)。 動力負(fù)荷根據(jù)專業(yè)系統(tǒng)，可以將動力用電設(shè)備劃分為通風(fēng)空調(diào)、給排水、消防、弱電、 運(yùn)輸、安全防護(hù)和其它等七個負(fù)荷組成，如表33所示。各個設(shè)備負(fù)荷的需要系數(shù)參照民用建筑電氣設(shè)計手冊的值選取。表33 各類動力設(shè)備容量序號設(shè)備名稱總?cè)萘控?fù)荷類型1通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)①隧道風(fēng)機(jī)440I②排熱風(fēng)機(jī)150I③回排風(fēng)機(jī)74I④小系統(tǒng)新風(fēng)機(jī)I⑤小系統(tǒng)排風(fēng)機(jī)I⑥組合空調(diào)機(jī)組88I⑦空氣處理機(jī)組27I⑧冷水機(jī)組280III⑨冷凍泵60III⑩電動組合風(fēng)閥10I2給排水系統(tǒng)167①冷卻塔19III②冷卻泵30III③廢水泵57I④污水泵12II⑤雨水泵9II⑥電熱開水器401III3消防系統(tǒng)61①消火栓泵15I②噴淋泵30I③氣體滅火16I4弱電系統(tǒng)105①BAS、FAS10I②AFC20I③通信20I續(xù)表33 各類動力設(shè)備容量序號設(shè)備名稱總?cè)萘控?fù)荷類型④信號25I⑤公共無線30I5運(yùn)輸系統(tǒng)①自動扶梯108II②直升電梯II6安全防護(hù)系統(tǒng)48①屏蔽門30I②門禁、卷簾門18I7其他60①檢修60III負(fù)荷總計其中I類負(fù)荷其中II類負(fù)荷其中III類負(fù)荷489從表33可看出，由于變電所處于地下這一特殊性，為了給乘客提供較為舒適的乘車環(huán)境,地鐵每個車站的通風(fēng)空調(diào)設(shè)備數(shù)量比較多、容量比較大，其總?cè)萘空嫉降罔F動力設(shè)備總?cè)萘康?0%左右，是最主要的負(fù)荷類型。動力負(fù)荷計算的方法： （1） 由于消防泵、噴淋泵、氣體滅火等消防負(fù)荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于火災(zāi)時予以切除的III類負(fù)荷，因此進(jìn)行負(fù)荷計算時，可以不考慮消防負(fù)荷。（2）除消防負(fù)荷以外，對上表所列的其余六個負(fù)荷組按照需要系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計算；由于功率因素不完全相同，要分別按需要系數(shù)及計算出有功功率和無功功率，再相加求得計算視在功率。計算公式如下：①計算有功功率 ... （34）式中，—通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個系統(tǒng)下的第一個用電設(shè)備有功負(fù)荷，kW；—通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個系統(tǒng)下的第二個用電設(shè)備有功負(fù)荷，kW；—通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個系統(tǒng)下的第n個用電設(shè)備有功負(fù)荷，kW；—通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個系統(tǒng)下的第一個的需要系數(shù)；—通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個系統(tǒng)下的第二個的需要系數(shù)；—通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個系統(tǒng)下的第n個的需要系數(shù)；—通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個系統(tǒng)下的第一個的設(shè)備總?cè)萘浚琸W；—通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個系統(tǒng)下的第二個的設(shè)備總?cè)萘浚琸W；—通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個系統(tǒng)下的第n個的設(shè)備總?cè)萘?，kW。②計算無功功率 ... （35）式中，—通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個系統(tǒng)下的第一個的用電設(shè)備無功負(fù)荷，kVar； —通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個系統(tǒng)下的第二個的用電無功負(fù)荷，kVar；—通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個系統(tǒng)下的第n個的用電無功負(fù)荷，kVar；—通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個系統(tǒng)下的第一個用電設(shè)備有功負(fù)荷，kW；—通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個系統(tǒng)下的第二個用電設(shè)備有功負(fù)荷，kW；—通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個系統(tǒng)下的第n個用電設(shè)備有功負(fù)荷，kW； —通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個系統(tǒng)下的第一個用電設(shè)備阻抗角正切值； —通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個系統(tǒng)下的第二個用電設(shè)備阻抗角正切值。 —通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個系統(tǒng)下的第n個用電設(shè)備阻抗角正切值。③計算視在功率 （36）式中，—用電設(shè)備的總視在功率。④計算綜合功率因數(shù) （37）式中，—綜合功率因數(shù)。根據(jù)以上各式得出以下結(jié)果，如表34所示。表34 動力計算負(fù)荷序號設(shè)備名稱總?cè)萘浚╧W）計算有功功率(kW)計算無功功率(kVar)1通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)6072給排水系統(tǒng)1673消防系統(tǒng)61不計不計4弱電系統(tǒng)10584635運(yùn)輸系統(tǒng)6安全防護(hù)系統(tǒng)487其他6021負(fù)荷總計917其中I類負(fù)荷II類負(fù)荷III類負(fù)荷489視在功率1512綜合功率因數(shù) 照明負(fù)荷地鐵照明主要由站廳照明、站臺照明、區(qū)間照明、事故照明和廣告照明等組成，如表35所示。表35 車站照明容量序號照明種類總?cè)萘浚╧W）負(fù)荷類型1站廳照明681II2站臺照明351II3區(qū)間照明161II4事故照明1811I5廣告照明901III負(fù)荷總計227其中I類負(fù)荷18續(xù)表35 車站照明容量序號照明種類總?cè)萘浚╧W）負(fù)荷類型II類負(fù)荷119III類負(fù)荷90因為地鐵處于地下環(huán)境，所有的照明必須全部啟用，所以表35中需要系數(shù)均為1。根據(jù)式34～37照明計算負(fù)荷，如表36所示。表36 車站照明負(fù)荷序號照明種類總?cè)萘浚╧W）計算有功功率(kW)計算無功功率(kVar)1站廳照明68682站臺照明35353區(qū)間照明16164事故照明181805廣告照明9090負(fù)荷總計227227其中I類負(fù)荷18180II類負(fù)荷119119III類負(fù)荷9090 視在功率 綜合功率因數(shù) 綜合計算負(fù)荷根據(jù)以上計算的結(jié)果，可以計算出地鐵車站的綜合計算負(fù)荷，如表37所示。表37 車站綜合計算負(fù)荷序號負(fù)荷種類總?cè)萘坑嬎阌泄β?kW)計算無功功率(kVar)1動力9172照明227227總計其中I類負(fù)荷II類負(fù)荷III類負(fù)荷579 視在功率 綜合功率因數(shù) 無功功率補(bǔ)償 由表33可以看出，地鐵動力設(shè)備中有大量的風(fēng)機(jī)、水泵、電梯等，因此導(dǎo)致整個配電系統(tǒng)的功率因數(shù)較低。功率因數(shù)的降低不僅會引起有功損耗，也會造成電壓降落，影響供電質(zhì)量。按國家供電規(guī)則要求。因此，采用無功補(bǔ)償、提高功率因數(shù)是必不可少的。 一般在地鐵降壓變電所采用低壓集中自動補(bǔ)償方式，對系統(tǒng)進(jìn)行無功功率補(bǔ)償。無功補(bǔ)償原理和無功補(bǔ)償矢量圖如圖332所示。 圖31 無功功率補(bǔ)償原理圖 圖32 無功補(bǔ)償矢量圖補(bǔ)償容量可按下式求得： （38）式中，—補(bǔ)償容量，kVar；—有功功率之和，kW；—補(bǔ)償前功率因數(shù)角正切值；—補(bǔ)償后功率因數(shù)角正切值；、均為已知，經(jīng)計算=300kVar。目前國內(nèi)大多采用自愈式金屬化全膜電容器代替舊式的油浸電容器，它具有體積小、重量輕、介質(zhì)損耗低、安全性能高等優(yōu)點，國產(chǎn)型號主要有BMMJ型，進(jìn)口產(chǎn)品有ABB公司的CLMD型等。CLMD型電容器具有高容量和放電速度快的特點，單臺容量可達(dá)83kVar，放電速度可在斷開電源一分鐘后端電壓下降到50V。 本章小結(jié) 由于地鐵變電所和普通的變電所負(fù)荷計算有所區(qū)別，所以本次設(shè)計是參照蘇州地鐵某變電所進(jìn)行計算的。4 變壓器的選擇我國地鐵設(shè)計規(guī)定：配電變壓器的容量選擇應(yīng)滿足一臺配電變壓器退出運(yùn)行時，另一臺配電變壓器能負(fù)擔(dān)供電范圍內(nèi)遠(yuǎn)期的一、二級負(fù)荷。因此地鐵降壓變電所應(yīng)配備兩臺容量相等的配電變壓器，按照供電范圍內(nèi)的一、二級計算負(fù)荷選擇容量。在進(jìn)行變壓器容量計算時，還應(yīng)考慮參差系數(shù)，計算公式如下： （41） （42）式中，—變壓器總的低壓側(cè)有功功率, kW；—變壓器總的低壓側(cè)無功功率，kVar； — 一、二級計算有功功率之和，kW；— 一、二級計算無功功率之和，kVar；—有功參差系數(shù)，～；—無功參差系數(shù)，～。這里取=，=，而、在表37中已經(jīng)求出(還應(yīng)計入無功補(bǔ)償容量)，因此根據(jù)上式可以求得：===1017kVA 單臺變壓器運(yùn)行時負(fù)載率＜100%，因此選用標(biāo)稱容量S=1250kVA的變壓器，其負(fù)載率為81%。 上面選擇變壓器容量時未考慮三級負(fù)荷，因此還需根據(jù)三級負(fù)荷對變壓器容量進(jìn)行校驗如下： 正常運(yùn)行過程中，兩臺配電變壓器同時運(yùn)行，共同承擔(dān)一、二、三級負(fù)荷。因此正常運(yùn)行時配電變壓器總?cè)萘繛?500kVA，在不考慮參差系數(shù)的情況下，配電變壓器負(fù)載率為70%。 因此無論在兩臺配電變壓器同時運(yùn)行，還是任意一臺因故退出運(yùn)行，均能夠滿足供電要求。單臺變壓器運(yùn)行時負(fù)載率＜100%，因此選用標(biāo)稱容量S=1250kVA的變壓器。地鐵降壓變電所配電變壓器首選SC型環(huán)氧樹脂干式變壓器。它具有良好的電氣和機(jī)械性能、較高的耐熱等級，并且是一種安全可靠、環(huán)保節(jié)能型新產(chǎn)品，能適應(yīng)多種惡劣環(huán)境。通過使用環(huán)氧樹脂干式變壓器可減少維護(hù)工作量和增強(qiáng)安全性，同時環(huán)氧樹脂干式變壓器較好的超銘牌運(yùn)行能力和抗短路能力，將給安全供電帶來可靠的保證。因此選擇變壓器型號為SC101250KVA/35KV/。5 變電所主接線設(shè)計牽引變電所（含開閉所、降壓變電所）的電氣主結(jié)線，是由主變壓器、高壓電器和設(shè)備等各種電器元件和連接導(dǎo)線所組成的接受和分配電能的電路。電氣主結(jié)線反映了牽引變電所的基本結(jié)構(gòu)和功能。在運(yùn)行中，它能表明與高壓電網(wǎng)連接方式、電能輸送和分配的關(guān)系以及變電所一次設(shè)備的運(yùn)行方式，成為實際運(yùn)行操作的依據(jù)；在設(shè)計中，主結(jié)線的確定對變電所電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)裝置和計算、自動裝置和控制方式選擇等都有重大影響。此外，電氣主結(jié)線對牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、電能質(zhì)量、運(yùn)行靈活性和經(jīng)濟(jì)性起著決定性作用。電氣主接線應(yīng)該滿足以下要求： ①首先應(yīng)保證電力牽引負(fù)荷，運(yùn)輸用動力、信號負(fù)荷安全、可靠供電的需求和電能質(zhì)量。主接線應(yīng)在變壓器接線方式、諧波無功補(bǔ)償和調(diào)壓方面采取有效的改善電壓質(zhì)量措施。②還要具有必要的運(yùn)行靈活性，使檢修維護(hù)安全方便?，F(xiàn)代技術(shù)的自動裝備和監(jiān)控自動化系統(tǒng)的應(yīng)用對提高主接線的運(yùn)行靈活性和可靠性都是很有利的。③應(yīng)有較好的經(jīng)濟(jì)性，力求減少投資和運(yùn)行費用。在可能和充分論證的條件下，可采取按遠(yuǎn)期規(guī)劃設(shè)計主接線規(guī)模、分期實施投資、增加設(shè)備，達(dá)到最好的經(jīng)濟(jì)效益。④接線應(yīng)該盡量簡潔明了，并有發(fā)展和擴(kuò)建的余地。降壓變電所一般設(shè)在車站的負(fù)荷中心，擔(dān)負(fù)本車站和相鄰區(qū)間的全部動力、照明用電供應(yīng)。因為地鐵動力、照明負(fù)荷大多為一、二級負(fù)荷，所以降壓變電所必須按兩路獨立電源供電設(shè)計。各個降壓變電所的兩路電源分別由主變電所、電源開閉所或相鄰變電所的35kV不同母線引入，接至兩段母線。降壓變電所35kV側(cè)接線采用單母線分段，設(shè)置斷路器。正常運(yùn)行時，兩路 35kV進(jìn)線電源分別向兩段母線供電，斷路器打開，兩段母線分段運(yùn)行；當(dāng)一段母線進(jìn)線電源失電時，進(jìn)線斷路器分閘，斷路器自動合閘。35kV開關(guān)柜內(nèi)設(shè)過電壓保護(hù)。每段母線分別設(shè)一組電壓互感器和避雷器，電壓互感器用于母線電壓測量和斷路器檢測電壓自投，避雷器用于系統(tǒng)過電壓保護(hù)。降壓變電所設(shè)兩臺 35kV/，分別來自不同35kV母線上，配電變壓器容量按一、二級負(fù)荷備用容量考慮。低壓母線為單母線分段運(yùn)行方式，設(shè)開關(guān)，平時分段運(yùn)行。當(dāng)一臺配電變壓器退出運(yùn)行時，可自動或手動投入開關(guān)，由另一臺變壓器提供全部一、二級負(fù)荷用電。進(jìn)線開關(guān)、開關(guān)之間應(yīng)實現(xiàn)互鎖，保證在任何情況下三臺開關(guān)不同時處于合閘狀態(tài)（母線故障時不允許開關(guān)自動投入）。當(dāng)任一進(jìn)線電源故障導(dǎo)致開關(guān)跳閘或其中一臺變壓器檢修時，另一臺變壓器只能提供全部一、二級負(fù)荷用電而必