當(dāng)前，由中國企業(yè)建設(shè)的肯尼亞共和國內(nèi)羅畢至馬拉巴標(biāo)軌鐵路即將建成通車，該項(xiàng)目將持續(xù)推進(jìn)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展，其中旅游業(yè)作為肯尼亞的一個支柱產(chǎn)業(yè)，肯尼亞政府對環(huán)境以及生態(tài)的保護(hù)一直非常重視，因?yàn)橛琅R結(jié)合電力系統(tǒng)在該項(xiàng)目建設(shè)過程中便發(fā)揮了重大的作用?？夏醽嗚F路土建施工用電量大，備用柴發(fā)供電成本高，啟動后噪音大，會對生態(tài)環(huán)境造成破壞。永臨結(jié)合電力系統(tǒng)的建設(shè)以及穩(wěn)定運(yùn)行既保證了內(nèi)馬鐵路一期工程的順利實(shí)施，又有效避免了資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。對整個肯尼亞交通網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展起到積極的促進(jìn)作用。

1永臨結(jié)合電力系統(tǒng)綜述

所謂永臨結(jié)合電力系統(tǒng)，就是在土建單位進(jìn)場施工前，將鐵路供電部分設(shè)施提前建設(shè)，在項(xiàng)目基建期用作臨時設(shè)施，為土建單位的生產(chǎn)以及生活用電提供保障。鐵路投產(chǎn)后按照原設(shè)計(jì)功能使用，為鐵路沿線設(shè)備進(jìn)行供電。這樣既合理使用了項(xiàng)目資金，又避免了臨時設(shè)施建設(shè)造成的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。在成本保持基本不變的情況下，永臨結(jié)合電力系統(tǒng)提高了其在鐵路整體建設(shè)過程中的使用功能，進(jìn)而提高了項(xiàng)目價(jià)值，其實(shí)現(xiàn)途徑就是講設(shè)施提前建設(shè)，投入的建設(shè)成本是一次性的設(shè)施成本，但其使用價(jià)值發(fā)揮了雙重效用。一方面滿足了土建單位施工期間工作與生活的供電需求，另一方面也完成了肯尼亞鐵路投產(chǎn)后所必需的電力基礎(chǔ)設(shè)施，滿足鐵路全線站房、設(shè)備等供電需求。

2肯尼亞鐵路施工供電方案

2.1供電方式選擇

鐵路施工用電供電方案一般有以下三種：（1）采用柴油發(fā)電機(jī)：優(yōu)點(diǎn)為建設(shè)周期短，缺點(diǎn)為運(yùn)營維護(hù)成本較高，國內(nèi)工程每度電約為1.8元，用電成本遠(yuǎn)高于永臨結(jié)合方案（國內(nèi)每度電約為0.5元），且供電能力有限，對于長大隧道及輔助坑洞供電能力不足（隧道長度>5km，每處用電點(diǎn)需要配置1000~4000kVA不等）。此方案一般試用于獨(dú)立工點(diǎn)或零星工點(diǎn)供電，或作為永臨結(jié)合方案中長大隧道施工重要負(fù)荷的備用電源考慮。（2）分散接引地方電源：即每個供電點(diǎn)分別接引地方電源，主要T接農(nóng)電，適用于地方電源發(fā)達(dá)的情況，肯尼亞鐵路沿線電網(wǎng)欠發(fā)達(dá)，此方案不做考慮。（3）集中供電方式：從地方變電站接引專線或T接地方電力線路，通過臨時變配電裝置，沿線敷設(shè)架空線路，供給施工用電，臨時電力線路將來作為正式工程的貫通線及電源線使用。優(yōu)點(diǎn)是提高了施工用電的可靠性、減少了土建單位的小臨費(fèi)用，并解決了營區(qū)生產(chǎn)生活用電。適用于地方電力資源分布不均，電力供應(yīng)緊張，解決重點(diǎn)工程施工用電較為困難情況下，對保證供電，節(jié)省投資起到很大作用。綜合肯尼亞標(biāo)軌鐵路施工沿線電網(wǎng)情況，且正式工程需沿線建設(shè)貫通電力線路，本工程選用集中供電方式較為適宜。

2.2臨時供電方式選擇

2.2.1臨電工程范圍施工用電負(fù)荷較大，地方電網(wǎng)供電能力不能滿足施工用電的需要，須采用集中供電方式，采用集中供電方式的地段，納入電力臨時工程覆蓋范圍。電力臨時工程包括：（1）集中供電地段的永臨結(jié)合變配電裝置（含計(jì)量裝置）。（2）地方變電站至變配電裝置的臨時電源線路及電源T接工程。（3）自配電裝置饋出的沿鐵路架設(shè)的集中供電干線。（4）從集中供電干線至部分距離供電干線較遠(yuǎn)的隧道、橋梁、制梁場、鋪軌基地、焊軌場等施工用電變電臺（所）的高壓分支線，每處用電點(diǎn)含一套變電臺及一套計(jì)量柜，變壓器及計(jì)量柜位置由用電單位提出需求確定。2.2.2供電線路電壓等級選擇本線電力臨時工程線路電壓等級主要考慮11kV及33kV兩種，兩種系統(tǒng)主要區(qū)別如下：（1）33kV電力線路及供配電系統(tǒng)造價(jià)約為11kV系統(tǒng)的2倍。（2）33kV電力線路及供配電系統(tǒng)供電能力約為11kV系統(tǒng)的9倍。經(jīng)計(jì)算，本線臨時工程中：前者供電范圍可達(dá)40～50km，后者約為10～20km。正式工程中：前者供電范圍可達(dá)120km，后者約為40km。肯尼亞標(biāo)軌鐵路內(nèi)馬段施工用電負(fù)荷主要包括：隧道（含隧道斜井、豎井、橫洞等施工口）、橋梁、制梁場、軌枕預(yù)制場、軌排生產(chǎn)線、道砟生產(chǎn)場、混凝土拌合站、施工營地等。其中隧道、橋梁負(fù)荷較大，外部電源匱乏的情況，根據(jù)現(xiàn)有資料，如采用11kV供電系統(tǒng)，需接引外接電源的數(shù)量約為5～6處，肯尼亞當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)實(shí)際條件不允許，因此全線供電系統(tǒng)采用33kV等級。2.2.3臨電系統(tǒng)方案在Maimahiu站場旁設(shè)置一座66/35kV，25MW單電源變電站，從鐵路全線中段與66kV地方電力線路交叉處T接一路66kV電源引向Maimahiu變電站。變電站饋出二回35kV線路，其中一回路往小里程方向?yàn)镈IK11+800，該段鐵路主要施工用電點(diǎn)4處，施工用電變壓器裝機(jī)需求約2MVA。各施工用電支線以T接方式接入主供電線路。所有支線均加裝開關(guān)設(shè)備，便于線路維護(hù)和保證主線路供電安全。施工用電支線在線下施工結(jié)束后進(jìn)行拆除或廢棄，設(shè)備進(jìn)入庫存2.2.4臨電66/35kV變電站主接線及設(shè)備選擇變電站引接單回66kV電源，66kV側(cè)采用“線路-變壓器”組接線方式。66/35kV主變采用戶外油浸式，YN/YN/D11接線，35kV側(cè)采用中性點(diǎn)直接接地方式。66kV隔離開關(guān)采用戶外柱式，避雷器采用氧化鋅避雷器，66kV側(cè)開關(guān)裝置采用戶外GIS組合電器，35kV側(cè)配電裝置采用戶外箱式配電所。直流自用電系統(tǒng)選用高頻開關(guān)電源模塊，采用鉛酸免維護(hù)智能型直流系統(tǒng)。二次設(shè)備采用集控制、保護(hù)、監(jiān)測和遠(yuǎn)動于一體的微機(jī)綜合自動化裝置。66kV側(cè)采用集中組屏保護(hù)，35kV側(cè)采用分散組屏保護(hù)。

2.3臨電計(jì)量方式

全線各負(fù)荷點(diǎn)設(shè)有變壓器，電能計(jì)量則在每臺變壓器低壓側(cè)設(shè)置一臺計(jì)量柜，計(jì)量柜內(nèi)設(shè)置電能表計(jì)，并預(yù)留若干饋出開關(guān)，各工點(diǎn)從饋出開關(guān)取電。電力局計(jì)量站及66kV變電站進(jìn)線側(cè)均設(shè)有總計(jì)量表計(jì)，將通電一個月底計(jì)量站總表讀數(shù)與各工點(diǎn)計(jì)量柜讀數(shù)總和之比作為線損系數(shù)，各負(fù)荷點(diǎn)計(jì)量柜讀數(shù)乘以此線損系數(shù)即為該點(diǎn)應(yīng)繳費(fèi)用電量。

2.4施工臨時供電與鐵路供電相結(jié)合

正式電力工程與臨時工程重合度應(yīng)盡量提高。為高效利用臨時電力工程投資，節(jié)省正式工程費(fèi)用，本工程采用永臨結(jié)合方案。臨電工程66/35kV單電源變電站及其外部電源線路可利用為正式工程變電站及電源線，臨電工程供電干線可利用為正式工程貫通線。

2.5永臨結(jié)合倒替

2.5.1臨時負(fù)荷供電階段臨電施工高峰期時，線路電壓損失較大，應(yīng)根據(jù)線路末端電壓壓降情況，調(diào)整主變抽頭，提高線路電壓5%，保證線路末端電壓壓降小于5%。距離變電站較遠(yuǎn)的變電臺，如果個別電壓仍不滿足，可以視情況調(diào)整變電臺抽頭（±10%可調(diào)），保證低壓設(shè)備供電電壓。2.5.2負(fù)荷與臨時負(fù)荷同時供電階段聯(lián)調(diào)聯(lián)試之前，大部分土建工程已完工，臨時負(fù)荷主要為營區(qū)生活用電等，負(fù)荷主要為中間站及會讓站車站用電、區(qū)間通信基站、直放站用電、隧道照明等。此階段供電系統(tǒng)應(yīng)同時滿足剩余臨時負(fù)荷及正式工程用電要求。2.5.3負(fù)荷階段（1）視情況拆除生活營區(qū)臨時線路及變電臺，變壓器、計(jì)量柜等，進(jìn)入庫存。（2）調(diào)整35kV箱式變電所內(nèi)的所用電變壓器高壓側(cè)抽頭。調(diào)整變電所綜合自動化系統(tǒng)設(shè)置的保護(hù)定值。每個車站安裝一路柴發(fā)AC380V電源作為車站通信、信號系統(tǒng)的備用電源，保證鐵路的正常運(yùn)行。

3經(jīng)濟(jì)效益與節(jié)能減排分析

3.1經(jīng)濟(jì)效益分析

3.1.1用電成本計(jì)算根據(jù)市場詢價(jià)及成本核算，肯尼亞電費(fèi)約為1.2元/kWh，使用柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電成本約為5元/kWh，因此采用永臨結(jié)合電力系統(tǒng)實(shí)施方案每度電可節(jié)省3.8元/kWh的成本。內(nèi)馬鐵路一期工程工期為3.5年，其中施工高峰期約為1年，非施工高峰期約為2.5年。施工高峰期間，施工現(xiàn)場涉及隧道、橋梁、制梁場、鋪軌基地、焊軌場等施工用電與生活用電，經(jīng)統(tǒng)計(jì)每月用電量可達(dá)到100萬度；非施工高峰期間用電量可達(dá)到60萬度。經(jīng)計(jì)算施工高峰期全年用電量約為100×12=1200萬度，非高峰期全年用電量約為60×12=720萬度，內(nèi)馬鐵路一期工程工期內(nèi)總用電量為：1200×1+720×2.5=3000萬度共可節(jié)省成本：3000×3.8×10000=11400萬元內(nèi)馬鐵路一期工程全長120km，因此若采用永臨結(jié)合電力系統(tǒng)實(shí)施方案，每公里可節(jié)省95萬元的用電成本。3.1.2設(shè)備折舊成本計(jì)算由于土建單位施工用電需求大，采購的柴油發(fā)電機(jī)功率平均在800kW，售價(jià)約為80萬元，采用平均年限法，折舊年限為5年，每年折舊費(fèi)約為16萬元。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，本工程全線共有約50臺柴油發(fā)電機(jī)。每年折舊費(fèi)為：16×50=800萬元。內(nèi)馬鐵路一期工程全長120km，因此若采用永臨結(jié)合電力系統(tǒng)實(shí)施方案，每年每公里可節(jié)省柴油發(fā)電機(jī)折舊費(fèi)用6.67萬元。

3.2節(jié)能減排分析

柴油發(fā)電機(jī)在啟動過程中主要排放物為煙塵、SO2、NOX、CO、烴類等，根據(jù)《環(huán)境統(tǒng)計(jì)手冊》，燃油大氣污染物排放系數(shù)見表1。本項(xiàng)目全線約有50臺800kW的柴油發(fā)電機(jī)，每天使用時間約為8h，平均投入使用時間約為2年。發(fā)電機(jī)燃料采用0#輕柴油（密度850kg/m3），單位燃油量按200g/kWh計(jì)算，則50臺柴油發(fā)電機(jī)的耗油量為8000kg/h，每天全線的燃油量為8000kg/h×8=64000kg。