莊德舉
原設(shè)計(jì)石太客運(yùn)專線近期兼顧貨運(yùn),動車速度目標(biāo)值為遠(yuǎn)期最高速度250 km/h,近期最高運(yùn)營速度200 km/h,中速列車160 km/h,貨車最高速度120 km/h。由于貨運(yùn)列車牽引負(fù)荷較大,為同時(shí)滿足客運(yùn)、貨運(yùn)列車對供電能力的需求,牽引供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)以近期貨運(yùn)列車的需求核定牽引變壓器容量。該線開通后因故只運(yùn)行客運(yùn)列車,致使實(shí)際牽引變壓器容量需求較原設(shè)計(jì)小。結(jié)合實(shí)際列車開行方案,研究改變牽引變壓器容量以及電價(jià)政策,尋求降低電費(fèi)的方法。
石太客運(yùn)專線采用AT供電方式,既有歇子寨、東凌井、陽泉北、井陘北-5共4座牽引變電所;石太線既有太原北、石家莊西牽引變電所。
既有石太客運(yùn)專線牽引變壓器類型每 2臺單相為220/2(1)×27.5 kV構(gòu)成一組V接線型式;石太線既有石家莊西牽引變電所、太原北牽引變電所為110/27.5 kV、V/v接線形式。備用方式均為固定備用。
按新的列車開行方案、列車運(yùn)行時(shí)分及牽引能耗對石太客運(yùn)專線牽引變壓器容量進(jìn)行校核,牽引變壓器容量計(jì)算結(jié)果及安裝容量比較見表1。
表1 牽引變壓器容量計(jì)算結(jié)果及安裝容量比較表
由表1可以看出,在石太客運(yùn)專線只運(yùn)行客運(yùn)列車的情況下,按近期負(fù)荷選取確定牽引變壓器容量,牽引變電所的部分牽引變壓器可以降低安裝容量。
考慮歇子寨牽引變電所承擔(dān)太原樞紐越區(qū)供電的任務(wù),因此該所太原方向牽引變壓器容量不宜減小,有2種方案可以選擇,方案1為正常時(shí)停掉太原方向20 MV·A變壓器,僅投入石家莊方向的25 MV·A變壓器單相運(yùn)行;方案2為結(jié)合遠(yuǎn)期考慮,采用(20+20)MV·A的方案。研究按方案 2考慮。
故歇子寨牽引變電所按遠(yuǎn)期容量、其他牽引變電所按近期容量選取更換變壓器;更換方案為歇子寨牽引變電所新采購2臺20 MV·A單相變壓器,既有2臺25 MV·A主變壓器拆除挪至東凌井變電所;東陵井拆除2臺31.5 MV·A主變壓器移至陽泉北變電所;井陘北-5牽引變電所拆除2臺40 MV·A變壓器,更換為新采購的2臺31.5MV·A單相變壓器。
(1)投資估算。更換變壓器方案投資估算見表2。
表2 更換變壓器方案投資估算表
總投資估算:安裝工程 248萬元,設(shè)備工程1 381.5萬元,總計(jì)1 629.5萬元。
(2)更換后可減少的基本電費(fèi)。山西省基本電費(fèi)每月為 25元/kV·A,河北省基本電費(fèi)每月為22元/kV·A。
更換小容量牽引變壓器后基本電費(fèi)為 537.35萬元/月,每月可減少基本電費(fèi):
(71 500-63 000)×22+(179 500-159 500)×25=687 000元
每年可節(jié)約824.4萬元。
(3)結(jié)論。更換變壓器的投資成本與更換后2年節(jié)省的基本電費(fèi)(1 629.5萬元/68.7萬元=23.7月)相當(dāng)。
(1)電費(fèi)計(jì)算方式概述:
a.最大需量。最大需量指一個(gè)用戶所耗功率是隨時(shí)間變化的,如果把每15 min的平均功率叫做“用戶需量”,則在一個(gè)結(jié)算期所內(nèi)求得到所有“用戶需量”中的最大者,稱用戶的最大需量。
b.電費(fèi)計(jì)算的2種方式。電費(fèi)為基本電費(fèi)、電度電費(fèi)與功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)之和。
電度電費(fèi)是按照用電人各類用電的結(jié)算電量和對應(yīng)電價(jià)分別計(jì)算,電度電費(fèi)為結(jié)算電量與電度電價(jià)之積。
基本電費(fèi)有 2種計(jì)算方式,按變壓器容量計(jì)算,則基本電費(fèi)為變壓器計(jì)費(fèi)容量與基本電價(jià)之積;按最大需量計(jì)算,基本電費(fèi)為最大需量與基本電價(jià)之積。據(jù)了解,電力部門要求按最大需量基本電費(fèi)計(jì)費(fèi)時(shí),最大需量不足變壓器容量的40%的,按照變壓器容量40%收取。
(2)估算依據(jù):
a.根據(jù)調(diào)查,石太客運(yùn)專線2009年第4季度各牽引變電所小時(shí)最大有功電量如下,通過小時(shí)最大有功電量估算其最大需量見表3。
表3 各牽引變電所運(yùn)行的小時(shí)最大有功電量及最大需量統(tǒng)計(jì)表
由表3數(shù)據(jù)可以看出,由于目前負(fù)荷較小,估算最大需量(kW)遠(yuǎn)小于變壓器容量的40%(kW),因此,最大需量基本電費(fèi)須按變壓器容量的 40%(kW)計(jì)算。
b.按最大需量基本電費(fèi)計(jì)費(fèi)單價(jià)。按最大需量計(jì)算基本電費(fèi),山西省基本電費(fèi)每月為 37.5元/kW,河北省基本電費(fèi)每月為33元/kW。
(3)基本電費(fèi)交納方式簡析:
a.變壓器 V接運(yùn)行。①按變壓器容量計(jì)算基本電費(fèi),河北省變壓器計(jì)費(fèi)容量為71 500 kV·A,需交基本電費(fèi)為71 500×22 = 157.30萬元/月;山西省變壓器計(jì)費(fèi)容量為179 500 kV·A,需交基本電費(fèi)為179 500×25 = 448.75萬元/月。②按最大需量計(jì)算基本電費(fèi),河北省變壓器總安裝容量為
71 500 kV·A,最大需量為 71 500×40% =28 600 kW,需交基本電費(fèi)為28 600×33 = 94.38萬元/月;山西省變壓器總安裝容量為 179 500 kV·A,最大需量為179 500×40% = 71 800 kW,需交基本電費(fèi)為71 800×37.5 = 269.25萬元/月。
b.變壓器單相運(yùn)行。根據(jù)石太客運(yùn)專線 2009年第4季度各牽引變電所最大負(fù)荷情況,各牽引變電所可以采用正常時(shí)停掉 V接牽引變壓器中的 1臺,僅投入單臺變壓器單相運(yùn)行(容量見表 4),可滿足目前的運(yùn)營需求。但需根據(jù)新的列車開行方案及負(fù)荷情況,考慮恢復(fù)牽引變壓器為正常方式運(yùn)行。該方案可在短期內(nèi)減少一定的運(yùn)營成本。
表4 各牽引變電所投入單臺變壓器運(yùn)行容量表
由表3和表4可以看出,各牽引變電所投入單臺變壓器運(yùn)行,各牽引變電所最大需量亦未達(dá)到變壓器容量的40%。
按變壓器容量計(jì)算基本電費(fèi),河北省變壓器計(jì)費(fèi)容量為31 500 kV·A,需交基本電費(fèi)為31 500×22= 69.30萬元/月;山西省變壓器計(jì)費(fèi)容量為83 000 kV·A,需交基本電費(fèi)為 83 000×25 =207.50萬元/月。
按最大需量計(jì)算基本電費(fèi),河北省變壓器總安裝容量為31 500 kV·A,最大需量為31 500×40% =12 600 kW,需交基本電費(fèi)為 28 600×33 =41.58萬元/月;山西省變壓器總安裝容量為83 000 kV·A , 最 大 需 量 為 83 000×40%=33 200 kW,需交基本電費(fèi)為 33 200×37.5 =124.50萬元/月。
由表5可以看出,每個(gè)方案各有優(yōu)缺點(diǎn),需根據(jù)線路的特點(diǎn)及實(shí)施的難易程度選擇較為適宜的方案,以降低電費(fèi)支出。
表5 各方案評價(jià)表
通過以上研究可以看出,針對石太客運(yùn)專線的負(fù)荷特點(diǎn),可以考慮采用更換變壓器的方案、申請改變繳納基本電費(fèi)方式及改變牽引變壓器為單相運(yùn)行等方案來降低電費(fèi)支出。本文所述的降低運(yùn)營成本方案可為因列車開行方式或運(yùn)量的變化引起變壓器容量需求減少的電氣化鐵路降低電費(fèi)提供參考。
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