當前，由中國企業(yè)建設的肯尼亞共和國內(nèi)羅畢至馬拉巴標軌鐵路即將建成通車，該項目將持續(xù)推進當?shù)氐慕?jīng)濟發(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)的保護一直非常重視，因為永臨結合電力系統(tǒng)在該項目建設過程中便發(fā)揮了重大的作用。肯尼亞鐵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。永臨結合電力系統(tǒng)的建設以及穩(wěn)定運行既保證了內(nèi)馬鐵路一期工程的順利實施，又有效避免了資源浪費和環(huán)境污染，具有較強的經(jīng)濟效益和社會效益。對整個肯尼亞交通網(wǎng)絡的發(fā)展起到積極的促進作用。

1永臨結合電力系統(tǒng)綜述

所謂永臨結合電力系統(tǒng)，就是在土建單位進場施工前，將鐵路供電部分設施提前建設，在項目基建期用作臨時設施，為土建單位的生產(chǎn)以及生活用電提供保障。鐵路投產(chǎn)后按照原設計功能使用，為鐵路沿線設備進行供電。這樣既合理使用了項目資金，又避免了臨時設施建設造成的資源浪費和環(huán)境污染。在成本保持基本不變的情況下，永臨結合電力系統(tǒng)提高了其在鐵路整體建設過程中的使用功能，進而提高了項目價值，其實現(xiàn)途徑就是講設施提前建設，投入的建設成本是一次性的設施成本，但其使用價值發(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設施，滿足鐵路全線站房、設備等供電需求。

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：優(yōu)點為建設周期短，缺點為運營維護成本較高，國內(nèi)工程每度電約為1.8元，用電成本遠高于永臨結合方案（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，每處用電點需要配置1000~4000kVA不等）。此方案一般試用于獨立工點或零星工點供電，或作為永臨結合方案中長大隧道施工重要負荷的備用電源考慮。（2）分散接引地方電源：即每個供電點分別接引地方電源，主要T接農(nóng)電，適用于地方電源發(fā)達的情況，肯尼亞鐵路沿線電網(wǎng)欠發(fā)達，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)點是提高了施工用電的可靠性、減少了土建單位的小臨費用，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，電力供應緊張，解決重點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。綜合肯尼亞標軌鐵路施工沿線電網(wǎng)情況，且正式工程需沿線建設貫通電力線路，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合變配電裝置（含計量裝置）。（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，每處用電點含一套變電臺及一套計量柜，變壓器及計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)計算，本線臨時工程中：前者供電范圍可達40～50km，后者約為10～20km。正式工程中：前者供電范圍可達120km，后者約為40km。肯尼亞標軌鐵路內(nèi)馬段施工用電負荷主要包括：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?shù)仉娋W(wǎng)實際條件不允許，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為DIK11+800，該段鐵路主要施工用電點4處，施工用電變壓器裝機需求約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設備，便于線路維護和保證主線路供電安全。施工用電支線在線下施工結束后進行拆除或廢棄，設備進入庫存2.2.4臨電66/35kV變電站主接線及設備選擇變電站引接單回66kV電源，66kV側采用“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側采用中性點直接接地方式。66kV隔離開關采用戶外柱式，避雷器采用氧化鋅避雷器，66kV側開關裝置采用戶外GIS組合電器，35kV側配電裝置采用戶外箱式配電所。直流自用電系統(tǒng)選用高頻開關電源模塊，采用鉛酸免維護智能型直流系統(tǒng)。二次設備采用集控制、保護、監(jiān)測和遠動于一體的微機綜合自動化裝置。66kV側采用集中組屏保護，35kV側采用分散組屏保護。

2.3臨電計量方式

全線各負荷點設有變壓器，電能計量則在每臺變壓器低壓側設置一臺計量柜，計量柜內(nèi)設置電能表計，并預留若干饋出開關，各工點從饋出開關取電。電力局計量站及66kV變電站進線側均設有總計量表計，將通電一個月底計量站總表讀數(shù)與各工點計量柜讀數(shù)總和之比作為線損系數(shù)，各負荷點計量柜讀數(shù)乘以此線損系數(shù)即為該點應繳費用電量。

2.4施工臨時供電與鐵路供電相結合

正式電力工程與臨時工程重合度應盡量提高。為高效利用臨時電力工程投資，節(jié)省正式工程費用，本工程采用永臨結合方案。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永臨結合倒替

2.5.1臨時負荷供電階段臨電施工高峰期時，線路電壓損失較大，應根據(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)），保證低壓設備供電電壓。2.5.2負荷與臨時負荷同時供電階段聯(lián)調(diào)聯(lián)試之前，大部分土建工程已完工，臨時負荷主要為營區(qū)生活用電等，負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)應同時滿足剩余臨時負荷及正式工程用電要求。2.5.3負荷階段（1）視情況拆除生活營區(qū)臨時線路及變電臺，變壓器、計量柜等，進入庫存。（2）調(diào)整35kV箱式變電所內(nèi)的所用電變壓器高壓側抽頭。調(diào)整變電所綜合自動化系統(tǒng)設置的保護定值。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，保證鐵路的正常運行。

3經(jīng)濟效益與節(jié)能減排分析

3.1經(jīng)濟效益分析

3.1.1用電成本計算根據(jù)市場詢價及成本核算，肯尼亞電費約為1.2元/kWh，使用柴油發(fā)電機發(fā)電成本約為5元/kWh，因此采用永臨結合電力系統(tǒng)實施方案每度電可節(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)計每月用電量可達到100萬度；非施工高峰期間用電量可達到60萬度。經(jīng)計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，因此若采用永臨結合電力系統(tǒng)實施方案，每公里可節(jié)省95萬元的用電成本。3.1.2設備折舊成本計算由于土建單位施工用電需求大，采購的柴油發(fā)電機功率平均在800kW，售價約為80萬元，采用平均年限法，折舊年限為5年，每年折舊費約為16萬元。經(jīng)統(tǒng)計，本工程全線共有約50臺柴油發(fā)電機。每年折舊費為：16×50=800萬元。內(nèi)馬鐵路一期工程全長120km，因此若采用永臨結合電力系統(tǒng)實施方案，每年每公里可節(jié)省柴油發(fā)電機折舊費用6.67萬元。

3.2節(jié)能減排分析

柴油發(fā)電機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)計手冊》，燃油大氣污染物排放系數(shù)見表1。本項目全線約有50臺800kW的柴油發(fā)電機，每天使用時間約為8h，平均投入使用時間約為2年。發(fā)電機燃料采用0#輕柴油（密度850kg/m3），單位燃油量按200g/kWh計算，則50臺柴油發(fā)電機的耗油量為8000kg/h，每天全線的燃油量為8000kg/h×8=64000kg。