庄德举

0 引言

原设计石太客运专线近期兼顾货运，动车速度目标值为远期最高速度250 km/h，近期最高运营速度200 km/h，中速列车160 km/h，货车最高速度120 km/h。由于货运列车牵引负荷较大，为同时满足客运、货运列车对供电能力的需求，牵引供电系统设计以近期货运列车的需求核定牵引变压器容量。该线开通后因故只运行客运列车，致使实际牵引变压器容量需求较原设计小。结合实际列车开行方案，研究改变牵引变压器容量以及电价政策，寻求降低电费的方法。

石太客运专线采用AT供电方式，既有歇子寨、东凌井、阳泉北、井陉北-5共4座牵引变电所；石太线既有太原北、石家庄西牵引变电所。

既有石太客运专线牵引变压器类型每 2台单相为220/2（1）×27.5 kV构成一组V接线型式；石太线既有石家庄西牵引变电所、太原北牵引变电所为110/27.5 kV、V/v接线形式。备用方式均为固定备用。

按新的列车开行方案、列车运行时分及牵引能耗对石太客运专线牵引变压器容量进行校核，牵引变压器容量计算结果及安装容量比较见表1。

1 新旧列车运行方案变压器容量比较

表1 牵引变压器容量计算结果及安装容量比较表

2 降低电费方案比较

2.1 更换变压器方案

由表1可以看出，在石太客运专线只运行客运列车的情况下，按近期负荷选取确定牵引变压器容量，牵引变电所的部分牵引变压器可以降低安装容量。

考虑歇子寨牵引变电所承担太原枢纽越区供电的任务，因此该所太原方向牵引变压器容量不宜减小，有2种方案可以选择，方案1为正常时停掉太原方向20 MV·A变压器，仅投入石家庄方向的25 MV·A变压器单相运行；方案2为结合远期考虑，采用（20+20）MV·A的方案。研究按方案 2考虑。

故歇子寨牵引变电所按远期容量、其他牵引变电所按近期容量选取更换变压器；更换方案为歇子寨牵引变电所新采购2台20 MV·A单相变压器，既有2台25 MV·A主变压器拆除挪至东凌井变电所；东陵井拆除2台31.5 MV·A主变压器移至阳泉北变电所；井陉北-5牵引变电所拆除2台40 MV·A变压器，更换为新采购的2台31.5MV·A单相变压器。

（1）投资估算。更换变压器方案投资估算见表2。

表2 更换变压器方案投资估算表

总投资估算：安装工程 248万元，设备工程1 381.5万元，总计1 629.5万元。

（2）更换后可减少的基本电费。山西省基本电费每月为 25元/kV·A，河北省基本电费每月为22元/kV·A。

更换小容量牵引变压器后基本电费为 537.35万元/月，每月可减少基本电费：

（71 500-63 000）×22+（179 500-159 500）×25=687 000元

每年可节约824.4万元。

（3）结论。更换变压器的投资成本与更换后2年节省的基本电费（1 629.5万元/68.7万元=23.7月）相当。

2.2 申请改变缴纳基本电费方式

（1）电费计算方式概述：

a.最大需量。最大需量指一个用户所耗功率是随时间变化的，如果把每15 min的平均功率叫做“用户需量”，则在一个结算期所内求得到所有“用户需量”中的最大者，称用户的最大需量。

b.电费计算的2种方式。电费为基本电费、电度电费与功率因数调整电费之和。

电度电费是按照用电人各类用电的结算电量和对应电价分别计算，电度电费为结算电量与电度电价之积。

基本电费有 2种计算方式，按变压器容量计算，则基本电费为变压器计费容量与基本电价之积；按最大需量计算，基本电费为最大需量与基本电价之积。据了解，电力部门要求按最大需量基本电费计费时，最大需量不足变压器容量的40%的，按照变压器容量40%收取。

（2）估算依据：

a.根据调查，石太客运专线2009年第4季度各牵引变电所小时最大有功电量如下，通过小时最大有功电量估算其最大需量见表3。

表3 各牵引变电所运行的小时最大有功电量及最大需量统计表

由表3数据可以看出，由于目前负荷较小，估算最大需量（kW）远小于变压器容量的40%（kW），因此，最大需量基本电费须按变压器容量的 40%（kW）计算。

b.按最大需量基本电费计费单价。按最大需量计算基本电费，山西省基本电费每月为 37.5元/kW，河北省基本电费每月为33元/kW。

（3）基本电费交纳方式简析：

a.变压器 V接运行。①按变压器容量计算基本电费，河北省变压器计费容量为71 500 kV·A，需交基本电费为71 500×22 = 157.30万元/月；山西省变压器计费容量为179 500 kV·A，需交基本电费为179 500×25 = 448.75万元/月。②按最大需量计算基本电费，河北省变压器总安装容量为

71 500 kV·A，最大需量为 71 500×40% =28 600 kW，需交基本电费为28 600×33 = 94.38万元/月；山西省变压器总安装容量为 179 500 kV·A，最大需量为179 500×40% = 71 800 kW，需交基本电费为71 800×37.5 = 269.25万元/月。

b.变压器单相运行。根据石太客运专线 2009年第4季度各牵引变电所最大负荷情况，各牵引变电所可以采用正常时停掉 V接牵引变压器中的 1台，仅投入单台变压器单相运行（容量见表 4），可满足目前的运营需求。但需根据新的列车开行方案及负荷情况，考虑恢复牵引变压器为正常方式运行。该方案可在短期内减少一定的运营成本。

表4 各牵引变电所投入单台变压器运行容量表

由表3和表4可以看出，各牵引变电所投入单台变压器运行，各牵引变电所最大需量亦未达到变压器容量的40%。

按变压器容量计算基本电费，河北省变压器计费容量为31 500 kV·A，需交基本电费为31 500×22= 69.30万元/月；山西省变压器计费容量为83 000 kV·A，需交基本电费为 83 000×25 =207.50万元/月。

按最大需量计算基本电费，河北省变压器总安装容量为31 500 kV·A，最大需量为31 500×40% =12 600 kW，需交基本电费为 28 600×33 =41.58万元/月；山西省变压器总安装容量为83 000 kV·A ， 最 大 需 量 为 83 000×40%=33 200 kW，需交基本电费为 33 200×37.5 =124.50万元/月。

2.3 各方案评价

由表5可以看出，每个方案各有优缺点，需根据线路的特点及实施的难易程度选择较为适宜的方案，以降低电费支出。

表5 各方案评价表

3 结束语

通过以上研究可以看出，针对石太客运专线的负荷特点，可以考虑采用更换变压器的方案、申请改变缴纳基本电费方式及改变牵引变压器为单相运行等方案来降低电费支出。本文所述的降低运营成本方案可为因列车开行方式或运量的变化引起变压器容量需求减少的电气化铁路降低电费提供参考。

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