摘要：通过对城市轨道交通中车站中影响车站动力变压器容量选择的因素进行分析，找出目前影响变压器运行负载率偏低的几个原因：车站用电设备不是在同一个运行工况下同时运行，目前容量计算中的需要系数和同时系数偏高，各个用电设备本身存在安全预留容量。进而提出变压器容量选择优化的手段。
关键词：变压器、负载率、需要系数、同时系数
目前随着车市轨道交通规模越来越大，节能减排的压力也越来越大。在这种情况下，城市轨道交通中车站动力变压器容量选择是否合理也越来越重要。笔者将在此与大家分享一些在城市轨道交通中变压器容量选择的一些体会。
目前投入运行的城市轨道交通项目越来越多，北京、天津、成都、上海、南京、广州、深圳等地的城市轨道交通项目都陆续投入运行。在已经投入运行的城市轨道交通项目中，基本上都反映车站动力变压器运行负载率偏低，最低的在20%左右。变压器在这样的低负载工况下，产生很大的浪费。笔者根据在城市轨道交通设计中的一些经验，对变压器的低负载运行原因进行一些分析，具体如下：
首先，在变压器容量确定时，都要进行设备容量统计计算，在进行设备容量统计计算的时候，基本上大家都是采用需要系数法。按照设备容量统计后，经过需要系数、同时系数的计算最后按照变压器经济运行负载确定变压器的容量。从计算到最后的结果，从理论分析上没有任何问题，变压器的运行负载率在理论上应该在60%～75%之间，没有任何问题。但是仔细推敲城市轨道交通中各个设备的运行工况和模式，就会发现一些问题。我们在进行设备容量计算的时候是统一将车站所有设备容量进行罗列后进行计算，实际上各种设备并不是在同一工况下运行，这就导致实际运行时，变压器的负载率要小于理论计算值。
现在，我们对车站的用电设备及运行工况做一个大致的分析。车站用电设备主要包括环控设备、通信信号设备、AFC、综合监控、屏蔽门、乘客咨询系统、给排水设备、电扶梯等设备；其中环控设备又分为空调系统设备、防排烟系统设备、隧道事故风机、排热风机等设备，在城市轨道交通中空调系统设备与防排烟系统设备大部分设备是公用的，给排水设备又分为废水泵、污水泵、消防泵等设备。车站设备基本上分为正常工况、列车阻塞工况和火灾工况三种运行模式。在正常工况下，环控设备、通信信号设备、AFC、综合监控、屏蔽门、乘客咨询系统、给排水设备、电扶梯等设备均投入运行，但环控系统设备中，隧道事故风机、排热风机基本上不投入运行，给排水设备中的消防泵不投入运行，废水泵和污水泵投入运行的时间也非常少，处于基本上不运行的状态下。在列车阻塞工况下，环控设备、通信信号设备、AFC、综合监控、屏蔽门、乘客咨询系统、电扶梯等设备均投入运行，此时，隧道事故风机、排热风机投入运行。在火灾工况下，与消防有关的环控设备、通信信号设备、AFC、综合监控、屏蔽门、给排水消防泵、乘客咨询系统、参与火灾疏散的扶梯等设备均投入运行；此时，在车站火灾时，隧道事故风机、排热风机不投入运行，隧道火灾时，隧道事故风机、排热风机投入运行。
其次，目前在城市轨道交通设计中的设备计算容量计算中的一些计算方法都是采用铁路相关规定，其中的需要系数和同时系数都是采用铁路相关标准执行，而铁路相关规定中关于需要系数和同时系数的规定是根据六七十年代的一些数据进行统计确定的。从已经投入的城市轨道交通项目的变压器运行负载率看，铁路规定中的需要系数和同时系数偏大，需要根据实际情况进行调整。
最后，车站各用电设备专业的设备用电负荷在提交用电要求的时候，设备负荷容量均偏大。据笔者了解，不同的设备供货商会采用不同的方式保证其设备安全可靠运行，环控风机供货商经常采用设备容量等级大一级的电动机来拖动风机，给排水水泵供货商也经常采用设备容量大一级的电机，弱电设备供货商是根据设备最大功率的基础上考虑一个安全系数后标定设备额定容量。电力专业是根据各个专业提交的用电要求的基础上进行设备容量计算的，在基础资料偏大的前提下，变压器的运行负载率肯定会小于理论计算值。
通过以上分析，我们了解到影响目前变压器负载率的因素不外乎不同工况下设备的运行状态、设备容量计算时的需要系数和同时系数及设备额定容量偏大。我们可以在设计过程中采用以下手段来提高变压器运行的负载率：
首先在设备容量计算时，不再将车站所有设备全部罗列后进行设备容量计算，先对车站不同工况下各个设备的运行状态进行分析，找出设备运行容量最大的工况，按照这个工况下设备数量及容量进行设备容量计算，根据笔者的经验，在列车阻塞工况下运行的设备容量是最大的。
其次，对需要系数和同时系数进行优化，根据目前实际情况，在没有新的需要系数和同时系数规定下来之前，设计人员也没有太多的余地可以选择，只能按照需要系数和同时系数的最低档进行计算。
接下来针对各个设备标定的额定容量偏大的问题，只能依据设计人员自己的经验进行控制，设备供货商肯定不会提出数据确定设备用电容量的安全系数。根据笔者自己的经验，一般环控风机的额定容量基本上都是按照环控风机系列中电动机容量小一级就可以满足环控风机要求，弱电设备的用电容量基本上是额定容量的90%以下。
最后，合理的运用变压器短期超载运行的特性，根据变压器最佳经济运行参数来选择变压器的容量。
以上仅仅是笔者在城市轨道交通设计中的一些体会，希望能够对今后的城市轨道交通车站变压器容量选择中有一点点帮助。
