1 工程概況

阜陽(yáng)北編組站是阜陽(yáng)鐵路樞紐中唯一的編組站，功能定位為路網(wǎng)性編組站，主要承擔(dān)豐臺(tái)西、南倉(cāng)、徐州北、武漢北、鄭州北、向塘西、合肥東等相鄰技術(shù)站間直達(dá)、直通、區(qū)段列車和摘掛列車解編任務(wù)，在華東路網(wǎng)中起著車流承上啟下、集散梳理的重要作用。由于現(xiàn)有站型難以適應(yīng)路網(wǎng)發(fā)展和作業(yè)量增長(zhǎng)的需求，故對(duì)阜陽(yáng)北站進(jìn)行擴(kuò)能改造。

阜陽(yáng)北站增建上行系統(tǒng)，新建到達(dá)場(chǎng)、調(diào)車場(chǎng)、出發(fā)(兼直通)場(chǎng)，三場(chǎng)采用縱列布置，新建漯阜兼地區(qū)車場(chǎng)與調(diào)車場(chǎng)橫列布置，既有上行到發(fā)場(chǎng)改造為交換場(chǎng)，最終形成雙向三級(jí)八場(chǎng)站型；新建機(jī)務(wù)折返段1座，并對(duì)既有機(jī)務(wù)段進(jìn)行改造；對(duì)相關(guān)引入線路進(jìn)行改建；同步實(shí)施編組站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)等相關(guān)工程，同步配套通信、信號(hào)、信息、給排水、生產(chǎn)生活設(shè)施及既有下行解編系統(tǒng)整治工程。工程新征用地112.267 hm2(1684畝)，正站線鋪軌合計(jì)93.7 km，路基土石方305萬(wàn)m3，新增定員近700人，新建總建筑面積達(dá)到47 000 m2，新建及改造單體超過(guò)100個(gè)，新增用電設(shè)備總負(fù)荷容量超過(guò)7 MVA。

改建后阜陽(yáng)北編組站將成為上海鐵路局轄內(nèi)最大規(guī)模編組站，在全路也是大型編組站之一。見圖1。

圖1 阜陽(yáng)北編組站擴(kuò)能改造后站段關(guān)系示意

2 既有供配電系統(tǒng)情況及分析

2.1 既有站區(qū)供電系統(tǒng)情況

既有編組站設(shè)有一座35/10 kV變配電所為全站供電，該所兩回35 kV電源線路分別由220 kV阜陽(yáng)變電站35 kV母線及110 kV泉北變電站35 kV母線引入。由阜陽(yáng)變電站引出的為3859線，由泉北變電站引出的為3836線，兩回電源線路均采用3×120 mm2截面的架空線路引入，3859線長(zhǎng)度約為7 km，3836線長(zhǎng)度約為9.5 km。

2.2 既有站區(qū)一級(jí)配電系統(tǒng)情況

阜陽(yáng)北站既有用電負(fù)荷約為3.5 MVA，既有一級(jí)配電網(wǎng)絡(luò)為單環(huán)供電。站場(chǎng)10 kV架空環(huán)線電源引自既有阜陽(yáng)北35/10 kV變配電所，設(shè)有室內(nèi)變電所、箱式變電站、桿上變壓器等共計(jì)51座10/0.4 kV變電設(shè)施，為車站生產(chǎn)生活負(fù)荷供電。既有阜陽(yáng)北35/10 kV變配電所內(nèi)設(shè)有2臺(tái)5 MVA主變，饋出包括站場(chǎng)10 kV環(huán)線、自閉貫通線、水源線、機(jī)務(wù)饋出線以及兩回備用饋出線。

2.3 既有站區(qū)低壓配電系統(tǒng)情況

阜陽(yáng)北站既有低壓配電系統(tǒng)由少數(shù)鋼芯鋁絞線架設(shè)的架空線路及絕大部分電纜構(gòu)成。早期敷設(shè)的電纜采用鋁芯導(dǎo)體聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電力電纜，近年改造及新敷設(shè)的電纜采用聚氯乙烯絕緣電力電纜。

2.4 既有情況分析

阜陽(yáng)北編組站既有的35/10 kV變配電所及站區(qū)內(nèi)51座10/0.4 kV變電設(shè)備中的13處均受到新建下行系統(tǒng)的影響需拆除。35/10 kV變配電所考慮異址還建，拆除的10/0.4 kV變電設(shè)備不考慮還建，拆除需還建的生產(chǎn)生活負(fù)荷配電由本工程新增供電設(shè)備統(tǒng)一予以考慮。

工程新增生產(chǎn)、生活用電負(fù)荷較大，既有5 MVA主變需增容；既有一級(jí)配電網(wǎng)絡(luò)中有部分20世紀(jì)90年代埋設(shè)的鋁芯電纜，由于本次站區(qū)改造涉及到三級(jí)八場(chǎng)范圍內(nèi)全部的一級(jí)配電網(wǎng)絡(luò)改造，故參照現(xiàn)行《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50217—2007)中有關(guān)電纜導(dǎo)體材質(zhì)選擇的條文，考慮改造后的一級(jí)配電網(wǎng)絡(luò)電纜全部采用銅芯電纜敷設(shè)；既有低壓配電網(wǎng)絡(luò)中有相當(dāng)比例的小截面電纜為鋁芯電纜，對(duì)受本工程土建、房建及相關(guān)專業(yè)生產(chǎn)設(shè)備改造工程影響的鋁芯電纜進(jìn)行更換，更換后的電纜采用銅芯電纜，未受影響的電纜維持現(xiàn)狀不變。

3 負(fù)荷計(jì)算

3.1 負(fù)荷分級(jí)情況

鑒于阜陽(yáng)北編組站在路網(wǎng)內(nèi)的重要地位，其站內(nèi)供電可靠性要求高。根據(jù)各用電負(fù)荷中斷供電在政治、經(jīng)濟(jì)和鐵路運(yùn)輸商所造成的損失及影響程度不同，將與行車調(diào)度密切相關(guān)的通信、信號(hào)、信息、駝峰用空壓機(jī)、站調(diào)樓調(diào)度室照明、消防設(shè)備等用電負(fù)荷劃為一級(jí)負(fù)荷；編組線、到發(fā)線照明、給排水和污水處理設(shè)備、貨票傳送裝置等生產(chǎn)動(dòng)力設(shè)備及生產(chǎn)用房照明劃為二級(jí)負(fù)荷；其他用電負(fù)荷劃為三級(jí)負(fù)荷[2]。

根據(jù)現(xiàn)行《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50052—2009)規(guī)范，一級(jí)負(fù)荷采用兩路獨(dú)立電源供電，當(dāng)兩路電源中一路電源發(fā)生故障時(shí)，另一路電源不應(yīng)同時(shí)受到損壞；二級(jí)負(fù)荷采用一路可靠電源供電或兩回路電源供電，三級(jí)負(fù)荷由一路電源供電[3]。

3.2 負(fù)荷計(jì)算及變電設(shè)備容量選擇

阜陽(yáng)北編組站末端負(fù)荷計(jì)算采用工程上使用最廣泛的需要系數(shù)法。

(1)用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷

PC=Kx×PE

QC=PE×tan φ

(1)

式中 Pei——不包括備用設(shè)備在內(nèi)的設(shè)備組中的各單個(gè)用電設(shè)備的設(shè)備功率；

PE——用電設(shè)備組的設(shè)備功率；

Kx——需要系數(shù)；

φ——用電設(shè)備功率因數(shù)角；

PC——用電設(shè)備組的有功功率；

QC——用電設(shè)備組的無(wú)功功率。

其中對(duì)持續(xù)工作制的設(shè)備Pei為額定功率，對(duì)短時(shí)或周期工作制設(shè)備Pei換算為統(tǒng)一負(fù)載持續(xù)率下的有功功率。

(2)單一單體的計(jì)算負(fù)荷

(2)

式中 KΣp——單一單體的有功功率同時(shí)系數(shù)，取值范圍為0.8～1.0；

KΣq——單一單體的無(wú)功功率同時(shí)系數(shù)，取值范圍為0.93～1.00；

單一單體的有功功率；

單一單體的無(wú)功功率；

PCj——用電設(shè)備組的有功功率；

QCj——用電設(shè)備組的無(wú)功功率。

其中，K∑p、K∑q對(duì)規(guī)模較小的單體取較大值，對(duì)規(guī)模較大的單體取較小值。

(3)10/0.4 kV變電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷

(3)

式中10/0.4 kV變電設(shè)備的有功功率同時(shí)系數(shù)，取值范圍為0.80～0.95；

10/0.4 kV變電設(shè)備的無(wú)功功率同時(shí)系數(shù)，取值范圍為0.80～0.95；

PB——10/0.4 kV變電設(shè)備的計(jì)算有功功率；

QB——10/0.4 kV變電設(shè)備的計(jì)算無(wú)功功率；

單一單體的有功功率；

單一單體的無(wú)功功率；

SB——10/0.4 kV變壓器的計(jì)算視在功率；

10/0.4 kV變壓器的選擇容量。

其中，對(duì)低壓饋出回路較少的變電設(shè)備取較大值，對(duì)低壓饋出回路較多的變電設(shè)備取較小值；

當(dāng)時(shí)，為減少電能損耗，保證配電末端電能質(zhì)量，需對(duì)10/0.4 kV變壓器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，補(bǔ)償后的功率因數(shù)不低于0.9。

則有

(4)

其中，及分別為10/0.4 kV變壓器補(bǔ)償后的有功及無(wú)功功率；ΔQB為無(wú)功補(bǔ)償容量。

(4)35/10 kV主變?nèi)萘?/p>

(5)

式中35/10 kV主變的有功功率同時(shí)系數(shù)，取值范圍為0.8～0.9；

PM——主變計(jì)算有功功率。

考慮到阜陽(yáng)北編組站的規(guī)模，可以取較小值；a為變壓器容量小于100 kVA的個(gè)數(shù);b為主變10 kV饋出所帶的10/0.4 kV變電設(shè)備的總數(shù)。

結(jié)合一、二級(jí)負(fù)荷的供電需求及供電平衡要素，結(jié)合編組站站區(qū)布置，將所有用電負(fù)荷盡可能地平均分?jǐn)傇?5/10 kV變配電所的兩段母線上，則有

PM1=6 141.4 kW

PM2=7 319.5 kW

(6)

根據(jù)現(xiàn)行GB50052—2009規(guī)范規(guī)定，電力用戶的功率因數(shù)不宜低于0.9，則有主變的計(jì)算容量

SM=PM/0.9

(7)

對(duì)于35 kV主變壓器，其容量應(yīng)有15%～25%的預(yù)留[4-6]，故主變的容量

(8)

35/10 kV變配電所主變?nèi)萘窟x擇2×10 MVA。

4 阜陽(yáng)北編組站供電設(shè)計(jì)(標(biāo)準(zhǔn)格式可供刷)

4.1 供電電源選擇

在與地方供電公司溝通后確定阜陽(yáng)北編組站外部電源仍采用35 kV電壓等級(jí)。根據(jù)編組站負(fù)荷計(jì)算，35/10 kV變配電所的主變?nèi)萘啃鑿脑鹊拿颗_(tái)5 MVA增容至每臺(tái)10 MVA，220 kV阜陽(yáng)變電站主變?nèi)萘磕茇?fù)擔(dān)此項(xiàng)增容，而110 kV泉北變電站主變?nèi)萘烤o張，無(wú)法滿足阜陽(yáng)北新建35/10 kV變配電所主變的增容需求。故原3859線電源線經(jīng)改造后可繼續(xù)由220 kV阜陽(yáng)變電站35 kV出線間隔引出，原3836電源線改為由地方新建的220 kV孫樓變變電站35 kV出線間隔引出。

4.2 供電設(shè)計(jì)分界

供電設(shè)計(jì)分界為地方變電所饋出間隔出線側(cè)。

4.3 外部電源設(shè)計(jì)

(1)選線

阜陽(yáng)地區(qū)主要地層巖性由第四系上更新統(tǒng)沖積黏性土、粉(砂)土組成，地層相對(duì)穩(wěn)定。該區(qū)域地層主要以上更新統(tǒng)黏性土及粉土為主。工程地質(zhì)條件較好，主要分布的特殊巖土為弱膨脹土，無(wú)不良地質(zhì)現(xiàn)象。線路所經(jīng)區(qū)域地形較為平坦，路線經(jīng)過(guò)地貌單元為淮北沖積平原，其高程一般在26.6～33.2 m。

參照現(xiàn)行《66 kV及以下架空電力線路設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50061—2010)及《電力工程高壓送電線路設(shè)計(jì)手冊(cè)》，經(jīng)過(guò)與地方規(guī)劃部門及供電公司溝通后結(jié)合阜陽(yáng)地區(qū)地質(zhì)情況進(jìn)行外部電源選線初勘，明確線路起訖點(diǎn)及中途必經(jīng)點(diǎn)的位置、線路輸送容量、電壓等級(jí)、回路數(shù)及導(dǎo)線標(biāo)號(hào)等設(shè)計(jì)條件[7-8]。

初勘結(jié)束后，將規(guī)劃部門批準(zhǔn)的路徑在現(xiàn)場(chǎng)具體落實(shí)，按實(shí)際地形情況修正初勘時(shí)的圖上選線，確定線路的最終走向。最終改造后的3859線總長(zhǎng)為8.6 km，3836線總長(zhǎng)約13 km。

(2)設(shè)計(jì)氣象條件

根據(jù)阜陽(yáng)市氣象數(shù)據(jù)，本工程設(shè)計(jì)氣象條件為最大風(fēng)速25 m/s，最低溫度-10℃，覆冰厚度5 mm。

(3)電源線路設(shè)計(jì)

綜合考慮改造后阜陽(yáng)北編組站用電負(fù)荷及運(yùn)行方式，35 kV電源線路架空導(dǎo)線采用LGJ-3×(150/25)mm2鋼芯鋁絞線，避雷線采用GJ-35 mm2鋼絞線，導(dǎo)地線型號(hào)及參數(shù)見表1。電源線路徑路穿越集中居民區(qū)等架空條件嚴(yán)苛的路段及變配電所進(jìn)出所端采用YJV22-26/35 kV-3×240 mm2交聯(lián)鎧裝電力電纜[7-10]。

表1 導(dǎo)地線型號(hào)及參數(shù)

項(xiàng)目導(dǎo)線地線電線型號(hào)LGJ-150/25GJ-35結(jié)構(gòu)鋁/(根數(shù)/直徑mm)鋁包鋼/(根數(shù)/直徑mm)26/2.77/2.1-7/2.6計(jì)算截面積/mm2173.137.17計(jì)算外徑/mm17.17.8計(jì)算質(zhì)量/(kg/m)0.6010.2951導(dǎo)線計(jì)算拉斷力/N541104360020℃直流電阻/(Ω/km)0.1939-彈性系數(shù)/MPa76000181300線膨脹系數(shù)/(1/℃)18.9×10-611.5×10-6

電源架空線路設(shè)計(jì)檔距為100～120 m，根據(jù)沿線地形地貌及既有建(構(gòu))筑物情況選用15、18、21 m環(huán)形預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土電桿及呼稱高為15、18、21 m鋼管桿架設(shè)，跨越較寬的地方道路及河流時(shí)采用呼稱高為24 m的角鋼塔架線。當(dāng)電桿立于地勢(shì)低洼處或環(huán)境困難時(shí)考慮設(shè)置石圍。

當(dāng)采用環(huán)形預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土電桿架設(shè)線路時(shí)，導(dǎo)線安全系數(shù)設(shè)計(jì)不低于2.5，地線安全系數(shù)設(shè)計(jì)不低于3.2；當(dāng)采用鋼管桿架設(shè)線路時(shí)，導(dǎo)線安全系數(shù)設(shè)計(jì)不低于6，地線安全系數(shù)設(shè)計(jì)不低于8。導(dǎo)地線型號(hào)及張力見表2。

表2 導(dǎo)地線型號(hào)及張力

項(xiàng)目采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土電桿采用鋼管桿導(dǎo)線安全系數(shù)2.56導(dǎo)線最大使用張力/N186527772導(dǎo)線不平衡張力取值/%3535地線安全系數(shù)3.28地線最大使用張力/N145725450地線不平衡張力取值/%3520

當(dāng)采用環(huán)形預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土電桿架設(shè)線路時(shí)，導(dǎo)線懸垂串、跳線串采用4片結(jié)構(gòu)高度為146 mm的懸式絕緣子(爬距400 mm)，耐張串采用4片懸式絕緣子；當(dāng)采用鋼管桿架設(shè)線路時(shí)，導(dǎo)線懸垂串采用4片懸式瓷質(zhì)耐污絕緣子成串，爬電比距要求不小于3.84 cm/kV。

電源電纜線路進(jìn)出變配電所時(shí)在室外設(shè)落地隔離開關(guān)柜，電纜頭采用冷縮電纜頭；電纜沿桿敷設(shè)時(shí)，地面以上2 m穿管徑不小于100 mm2的熱鍍鋅鋼管保護(hù)；電纜過(guò)軌過(guò)路處穿管徑不小于100 mm2的熱鍍鋅鋼管保護(hù)；電纜直埋時(shí)在轉(zhuǎn)彎處、直線段每隔100 m處、過(guò)軌過(guò)路處設(shè)電纜標(biāo)志樁；電纜直埋段埋深不小于0.8 m；電纜轉(zhuǎn)彎處設(shè)置電纜人井。

5 一級(jí)配電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

5.1 一級(jí)配電電壓等級(jí)選擇

既有阜陽(yáng)北編組站采用10 kV一級(jí)配電網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)行《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50052—2009)，當(dāng)供電電壓不小于35 kV時(shí)，一級(jí)配電電壓宜采用10 kV，故改造后的阜陽(yáng)北編組站的一級(jí)配電電壓仍采用10 kV。

5.2 一級(jí)配電網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

阜陽(yáng)北編組站一級(jí)配電網(wǎng)絡(luò)采用雙環(huán)網(wǎng)供電。大環(huán)由新35/10 kV變配電所引出，繞漯阜及地區(qū)場(chǎng)及到達(dá)場(chǎng)，沿I、III、IV場(chǎng)東側(cè)環(huán)繞阜陽(yáng)北站三級(jí)八場(chǎng)一周后回到變配電所；小環(huán)由新35/10 kV變配電所引出，繞本次新增三級(jí)四場(chǎng)一周后回到變配電所。新環(huán)線電纜型號(hào)為YJV22-8.7/15 kV-3×120。除集中還建區(qū)域中的部分負(fù)荷外，編組站三級(jí)八場(chǎng)內(nèi)全部用電負(fù)荷均考慮就近從2個(gè)新環(huán)線上引接10 kV高壓電源降壓后供電，由環(huán)線引接至10/0.4 kV變電設(shè)施的電纜型號(hào)為YJV22-8.7/15 kV-3×50及YJV22-8.7/15 kV-3×35。擴(kuò)能改造后的編組站一級(jí)配電網(wǎng)絡(luò)示意見圖2。

圖2 阜陽(yáng)北編組站一級(jí)配電網(wǎng)絡(luò)示意

6 一級(jí)配電網(wǎng)絡(luò)無(wú)功補(bǔ)償方案

6.1 無(wú)功補(bǔ)償目標(biāo)

編組站供配電系統(tǒng)的運(yùn)行電壓水平取決于無(wú)功功率的平衡，容性無(wú)功補(bǔ)償容量不足時(shí)，系統(tǒng)處于低電壓平衡狀態(tài)，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備出力不足、系統(tǒng)損耗劇增及穩(wěn)定度降低等危害；電纜充電功率過(guò)大時(shí)，系統(tǒng)則處于電壓過(guò)高平衡，導(dǎo)致設(shè)備絕緣劣化、設(shè)備過(guò)激磁及溫升增加等危害[11-13]。

阜陽(yáng)北編組站擴(kuò)能改造后的一級(jí)配電網(wǎng)絡(luò)為全電纜網(wǎng)絡(luò)，電纜末端帶負(fù)載時(shí)，負(fù)載產(chǎn)生的感性無(wú)功功率能抵消部分電纜充電容性功率。結(jié)合編組站負(fù)荷計(jì)算可知，改造后的編組站中含大量由兩路電源供電的一、二級(jí)負(fù)荷，則一級(jí)配電網(wǎng)絡(luò)中存在一定規(guī)模的熱備用電纜，因此需結(jié)合傳統(tǒng)電容器補(bǔ)償及電纜充電功率補(bǔ)償兩方面來(lái)維持編組站內(nèi)供配電系統(tǒng)無(wú)功平衡狀態(tài)，無(wú)功補(bǔ)償后功率因數(shù)根據(jù)現(xiàn)行《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50052—2009)應(yīng)不低于0.9。

6.2 無(wú)功補(bǔ)償設(shè)計(jì)

(1)基于負(fù)荷計(jì)算的容性無(wú)功補(bǔ)償[13-14]

ΔQS≤100=QS≤100-PS≤100tan(arccos 0.9)

(9)

式中 PBi——10/0.4 kV變電設(shè)備的計(jì)算有功功率；

QBi——10/0.4 kV變電設(shè)備的計(jì)算無(wú)功功率；

a——變壓器容量小于100 kVA的個(gè)數(shù)；

PS≤100——未設(shè)置無(wú)功補(bǔ)償裝置的變電設(shè)備的計(jì)算有功功率之和；

QS≤100——未設(shè)置無(wú)功補(bǔ)償裝置的變電設(shè)備的計(jì)算無(wú)功功率之和；

ΔQS≤100——35/10 kV變配電所10 kV側(cè)需補(bǔ)償?shù)娜菪詿o(wú)功功率。

本工程中變壓器容量大于100 kVA的變電設(shè)備均設(shè)有無(wú)功補(bǔ)償裝置，且補(bǔ)償后的10/0.4 kV變壓器高壓側(cè)功率因數(shù)不低于0.9，故ΔQS≤100較小。

編組站內(nèi)的一、二級(jí)負(fù)荷均從變配電所的兩段母線分別引接電源供電，按35/10 kV變配電所10 kV側(cè)Ⅰ、Ⅱ段母線各帶一半一、二級(jí)負(fù)荷的理想運(yùn)營(yíng)狀態(tài)考慮。經(jīng)計(jì)算，為滿足接入點(diǎn)功率因數(shù)不低于0.9兩段母線分別需補(bǔ)償410.2 kVar及341.5 kVar的容性無(wú)功功率。

(2)一級(jí)配電網(wǎng)絡(luò)電纜的充電功率[13，15]

Ic1=ωC1LUφ

Ic12=ω(C1+3C2)LUφ

(10)

式中 Ic1——單相對(duì)地電容電流；

Ic12——電纜線路容性電流；

C1——三芯電纜單位長(zhǎng)度相對(duì)地電容；

C2——三芯電纜單位長(zhǎng)度相間電容；

L——電纜長(zhǎng)度；

Uφ——相電壓；

ΔQC——y條電纜的容性充電功率之和。

結(jié)合阜陽(yáng)北編組站一級(jí)配電網(wǎng)絡(luò)中各條電纜的截面及長(zhǎng)度，計(jì)算得出35/10 kV變配電所10 kV側(cè)I、II段母線上分別有大約874.4 kVar及628.9 kVar的容性充電功率。

(3)變配電所無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備容量選擇[16-17]

綜合35/10 kV變配電所10 kV側(cè)Ⅰ、Ⅱ段母線上感性及容性無(wú)功功率情況，為保證阜陽(yáng)北編組站與電網(wǎng)接口處功率因數(shù)不低于規(guī)范要求數(shù)值，同時(shí)防止編組站變配電所向電網(wǎng)倒送無(wú)功，結(jié)合路網(wǎng)內(nèi)相近規(guī)模編組站運(yùn)營(yíng)時(shí)的負(fù)荷主備用切換及容量預(yù)留情況，本工程選擇補(bǔ)償容量為2×630 kVar的磁控電抗器組作為一級(jí)配電網(wǎng)絡(luò)無(wú)功平衡設(shè)備。

7 低壓配電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

7.1 低壓配電網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成

阜陽(yáng)北編組站低壓配電系統(tǒng)采用TN-C-S接地系統(tǒng)；低壓配電網(wǎng)絡(luò)一般采用變壓器干線式配電，部分單體用電容量不大且彼此相距較近又無(wú)特殊要求時(shí)采用鏈?zhǔn)脚潆姟?/p>

低壓配電網(wǎng)絡(luò)采用銅芯聚氯乙烯絕緣及護(hù)套電纜構(gòu)成，電纜徑路避開站區(qū)內(nèi)預(yù)留用地及施工建設(shè)用地。電纜直接埋地敷設(shè)時(shí)，沿同一路徑敷設(shè)的電纜數(shù)量不超過(guò)6根；通過(guò)建筑物、構(gòu)筑物的基礎(chǔ)、散水坡、鐵路、道路等可能受到機(jī)械損傷的地段需穿管保護(hù)[5，10]。

7.2 低壓配電網(wǎng)絡(luò)的電纜截面選擇

(1)根據(jù)載流量選擇

K×Iz≥Ijs

(11)

式中,Iz為電纜的長(zhǎng)期允許載流量；Ijs為負(fù)荷計(jì)算電流；K為電纜允許持續(xù)載流量的校正系數(shù)，其取值參照現(xiàn)行《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50217—2007)附錄D，需綜合考慮敷設(shè)方式、環(huán)境溫度、土壤熱阻系數(shù)等校正參數(shù)[4]。

根據(jù)Iz選擇滿足載流量的低壓配電網(wǎng)絡(luò)電纜截面A1。

(2)根據(jù)線路的電壓損失校驗(yàn)

根據(jù)載流量選擇的低壓配電電纜截面需校驗(yàn)配電末端電壓降。由于低壓配電網(wǎng)絡(luò)末端至不同單體各用電設(shè)備之間還有總配電箱、設(shè)備控制箱等至少一級(jí)配電設(shè)備，在選擇電纜截面時(shí)應(yīng)盡量使低壓配電網(wǎng)絡(luò)末端的電壓損失不高于3.5%。

Δu%=Δua%×I×L

(12)

式中,Δu%為電纜末端的電壓損失百分?jǐn)?shù)；Δua%為三相線路每1A·km的電壓損失百分?jǐn)?shù)；I為負(fù)荷計(jì)算電流；L為電纜長(zhǎng)度。

如電纜截面A1經(jīng)計(jì)算得到的電壓損失Δu%超過(guò)3.5%，則需選擇更大的電纜截面保證低壓配電網(wǎng)絡(luò)末端電壓降在允許值范圍內(nèi)。VV22-0.6/1 kV電纜用于三相380 V系統(tǒng)的電壓損失見表3。

表3 VV22-0.6/1 kV電纜用于三相380 V系統(tǒng)的電壓損失[5]

電纜截面/mm2電壓損失/%(A·km)電纜截面/mm2電壓損失/%(A·km)160.511200.1350.2551500.088500.1911850.078700.1462400.069950.1173000.062

(3)低壓配電網(wǎng)絡(luò)電纜截面的確定

低壓配電網(wǎng)絡(luò)電纜截面考慮選擇同時(shí)滿足載流量及電壓損失的最小截面。

8 結(jié)語(yǔ)

負(fù)荷計(jì)算是衡量用電規(guī)模、確定供配電電壓等級(jí)的重要依據(jù)。編組站改擴(kuò)建工程需首先調(diào)查收集既有站區(qū)用電負(fù)荷情況，并根據(jù)各用電專業(yè)需求計(jì)算站區(qū)用電負(fù)荷情況。根據(jù)站區(qū)整體負(fù)荷計(jì)算結(jié)果，綜合無(wú)功功率平衡及外部電源引接情況構(gòu)建一級(jí)配電系統(tǒng)，并結(jié)合主體工程設(shè)計(jì)及實(shí)施方案對(duì)其進(jìn)行調(diào)整和細(xì)化。上述過(guò)程可作為編組站擴(kuò)能改造工程供配電系統(tǒng)的框架式設(shè)計(jì)流程，并能作為其他改擴(kuò)建工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的參考。工程引入的電纜充電功率與傳統(tǒng)容性無(wú)功功率補(bǔ)償結(jié)合的無(wú)功平衡方案較為理想化，需要后期根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況進(jìn)行進(jìn)一步的研究和完善。

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