石太客運(yùn)專(zhuān)線列車(chē)開(kāi)行方式改變降低電費(fèi)方案

莊德舉

0 引言

原設(shè)計(jì)石太客運(yùn)專(zhuān)線近期兼顧貨運(yùn)，動(dòng)車(chē)速度目標(biāo)值為遠(yuǎn)期最高速度250 km/h，近期最高運(yùn)營(yíng)速度200 km/h，中速列車(chē)160 km/h，貨車(chē)最高速度120 km/h。由于貨運(yùn)列車(chē)牽引負(fù)荷較大，為同時(shí)滿(mǎn)足客運(yùn)、貨運(yùn)列車(chē)對(duì)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(chē)的需求核定牽引變壓器容量。該線開(kāi)通后因故只運(yùn)行客運(yùn)列車(chē)，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(chē)開(kāi)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(zhuān)線采用AT供電方式，既有歇子寨、東凌井、陽(yáng)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(zhuān)線牽引變壓器類(lèi)型每 2臺(tái)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(chē)開(kāi)行方案、列車(chē)運(yùn)行時(shí)分及牽引能耗對(duì)石太客運(yùn)專(zhuān)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(jiàn)表1。

1 新舊列車(chē)運(yùn)行方案變壓器容量比較

表1 牽引變壓器容量計(jì)算結(jié)果及安裝容量比較表

2 降低電費(fèi)方案比較

2.1 更換變壓器方案

由表1可以看出，在石太客運(yùn)專(zhuān)線只運(yùn)行客運(yùn)列車(chē)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(gòu)2臺(tái)20 MV·A單相變壓器，既有2臺(tái)25 MV·A主變壓器拆除挪至東凌井變電所；東陵井拆除2臺(tái)31.5 MV·A主變壓器移至陽(yáng)泉北變電所；井陘北-5牽引變電所拆除2臺(tái)40 MV·A變壓器，更換為新采購(gòu)的2臺(tái)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(jiàn)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(wàn)元，設(shè)備工程1 381.5萬(wàn)元，總計(jì)1 629.5萬(wàn)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(wàn)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(wàn)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(wàn)元/68.7萬(wàn)元=23.7月）相當(dāng)。

2.2 申請(qǐng)改變繳納基本電費(fèi)方式

（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(hù)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(hù)需量”，則在一個(gè)結(jié)算期所內(nèi)求得到所有“用戶(hù)需量”中的最大者，稱(chēng)用戶(hù)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(lèi)用電的結(jié)算電量和對(duì)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(mén)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(zhuān)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(guò)小時(shí)最大有功電量估算其最大需量見(jiàn)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(jiǎn)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(wàn)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(wàn)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(wàn)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(wàn)元/月。

b.變壓器單相運(yùn)行。根據(jù)石太客運(yùn)專(zhuān)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(tái)，僅投入單臺(tái)變壓器單相運(yùn)行（容量見(jiàn)表 4），可滿(mǎn)足目前的運(yùn)營(yíng)需求。但需根據(jù)新的列車(chē)開(kāi)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(yíng)成本。

表4 各牽引變電所投入單臺(tái)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(tái)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(wàn)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(wàn)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(wàn)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(wàn)元/月。

2.3 各方案評(píng)價(jià)

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(píng)價(jià)表

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上研究可以看出，針對(duì)石太客運(yùn)專(zhuān)線的負(fù)荷特點(diǎn)，可以考慮采用更換變壓器的方案、申請(qǐng)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(lái)降低電費(fèi)支出。本文所述的降低運(yùn)營(yíng)成本方案可為因列車(chē)開(kāi)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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