軌道交通信號(hào)供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與采購(gòu)

摘 要：近幾年來(lái)中國(guó)各大城市都在發(fā)展城市軌道交通系統(tǒng)，城市軌道交通中的信號(hào)供電系統(tǒng)是設(shè)備安全的重要保障系統(tǒng)。作為信號(hào)工程技術(shù)人員需要熟悉該系統(tǒng)。本文進(jìn)行了信號(hào)供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并對(duì)采購(gòu)流程和要點(diǎn)做了說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：軌道交通 信號(hào) 供電 設(shè)計(jì) 采購(gòu)

中圖分類號(hào)：U284.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）05（a）-0100-01

近幾年來(lái)中國(guó)各大城市都在發(fā)展城市軌道交通系統(tǒng)，城市軌道交通中的信號(hào)供電系統(tǒng)是設(shè)備安全的重要保障系統(tǒng)。作為信號(hào)工程技術(shù)人員需要熟悉該系統(tǒng)的架構(gòu)。本文介紹了供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并對(duì)采購(gòu)流程和要點(diǎn)做了說(shuō)明。

1 設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)階段，作為設(shè)備供貨商的設(shè)計(jì)人員需要了解信號(hào)系統(tǒng)各類設(shè)備的額定容量，額定電流。并且要記錄哪些電源有特殊要求。例如信號(hào)機(jī)電源、轉(zhuǎn)轍機(jī)電源、AP電源等室外設(shè)備的電源在電源屏側(cè)需要加裝輸出防雷板。一些重要負(fù)載，比如聯(lián)鎖機(jī)柜、接入交換機(jī)、骨干交換機(jī)，需要將其分開供電，以保證在某一路電源意外中斷導(dǎo)致一部分設(shè)備掉電時(shí)，另一半設(shè)備能夠正常工作，保證信號(hào)系統(tǒng)能夠滿足運(yùn)營(yíng)的要求。例如聯(lián)鎖機(jī)柜，一般主機(jī)和備機(jī)在電源屏側(cè)是不同的兩路電源。而對(duì)交換機(jī)，一般電源屏是不同的兩個(gè)空開分別對(duì)A網(wǎng)交換機(jī)和B網(wǎng)交換機(jī)供電。對(duì)于組合柜中常用的12VDC，24VDC，60VDC，220VAC，電源屏側(cè)也都為兩路供電，不同的是對(duì)于組合柜的供電為環(huán)節(jié)，不但保證某一路電源中斷設(shè)備不會(huì)掉電，而且組合柜之間有任何線纜出現(xiàn)問題，也不會(huì)導(dǎo)致設(shè)備掉電。

對(duì)于要求配有UPS的電源系統(tǒng)，一般客戶都會(huì)要求在外電網(wǎng)完全斷電的情況下，UPS依靠電池持續(xù)放電的最短時(shí)間。

電池放電的最短時(shí)間取決于一個(gè)站設(shè)備的用電量與所準(zhǔn)備的蓄電池容量的對(duì)比關(guān)系。對(duì)于電池的選配，有兩種方法可供選擇。

（1）功率算法。

根據(jù)每2伏單元放電功率計(jì)算電池容量（AH）

式中：P為UPS容量（VA），W為每2伏單元提供的功率（W），η為UPS效率（一般可取0.9），cosΦ為UPS輸出功率因數(shù)（一般取0.8），N為一組電池中的電池?cái)?shù)量（信號(hào)系統(tǒng)常用的閥控鉛酸電池為12V）。

注：若2 V電池則為N×1；6 V電池則為N×3；12 V就為N×6；放電終止電壓一般取1.67 V。

根據(jù)客戶要求的放電支持時(shí)間差表，便可決定電池型號(hào)及組數(shù)，如果查表組數(shù)過(guò)多（>3），則考慮大容量電池。

以上公式是按照UPS滿載考慮，一般可按照80%負(fù)載計(jì)算

（2）電流算法。

根據(jù)最大放電電流計(jì)算電池容量（AH）

最大放電電流

式中：Imax為最大放電電流（A），P為UPS額定容量（KVA），CosΦ為UPS輸出功率因數(shù)（一般取0.8），Vend為該型號(hào)UPS放電終止電壓（V），查放電曲線確定電池放電率計(jì)算所需電池容量。

電池容量（AH）=K×電池最大放電電流×放電時(shí)間，其中，K為調(diào)整系數(shù)，如表1。

在將這些數(shù)據(jù)整理完畢后，可以將每個(gè)站設(shè)備的最終容量計(jì)算出來(lái)。最后把數(shù)據(jù)提供給電源屏廠家和總體設(shè)計(jì)單位。電源屏廠家會(huì)根據(jù)需求做出適應(yīng)具體每個(gè)站的電源屏。而總體設(shè)計(jì)單位則可以根據(jù)每個(gè)站用電量的需求，設(shè)計(jì)與其對(duì)應(yīng)的電源供給。在與設(shè)計(jì)院的溝通中，需要向其詳細(xì)描述最終計(jì)劃每個(gè)站電源屏輸入空開的容量以及信號(hào)設(shè)備的負(fù)載特性，保證整個(gè)系統(tǒng)能夠做到完全選擇性保護(hù)。

2 采購(gòu)

電源屏采購(gòu)：采購(gòu)階段需選擇至少兩家供貨廠家，對(duì)兩家的電源系統(tǒng)方案、切換功能、輸出冗余配置、模塊是否支持熱插拔、遠(yuǎn)程監(jiān)控、防雷功能、漏電檢測(cè)、故障診斷定位的級(jí)別、短路保護(hù)功能、保質(zhì)期、證書、使用壽命、告警節(jié)點(diǎn)、備品備件的供應(yīng)、交流轉(zhuǎn)轍機(jī)相序檢測(cè)、整機(jī)效率、功率因數(shù)、噪音、是否提供專用工具等方面進(jìn)行對(duì)比，最終選擇適合信號(hào)系統(tǒng)使用的電源產(chǎn)品。在采購(gòu)方面需要重點(diǎn)提醒設(shè)備到貨計(jì)劃。

UPS采購(gòu)：在評(píng)標(biāo)階段，需要對(duì)以下項(xiàng)目進(jìn)行比對(duì)：故障診斷級(jí)別、輸入電壓的類型、輸入電壓可接受的范圍，例如電壓波動(dòng)范圍在-20%～+15%之間無(wú)需電池放電，輸出電源是否滿足要求，轉(zhuǎn)換時(shí)間：主電源供電轉(zhuǎn)電池供電轉(zhuǎn)換時(shí)間為0 ms，逆變器供電裝旁路供電轉(zhuǎn)換時(shí)間≤2 ms；旁路供電轉(zhuǎn)主路供電轉(zhuǎn)換時(shí)間≤2 ms。對(duì)保質(zhì)期，UPS電源對(duì)電池是否為智能管理功能，包括均充與浮充的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，溫度補(bǔ)償，電池放電終止電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)，電池容量檢測(cè)。使用壽命，備品備件，噪音以及是否提供專業(yè)工具。

對(duì)蓄電池的采購(gòu)：在評(píng)標(biāo)階段需要對(duì)以下項(xiàng)目進(jìn)行對(duì)比：供電時(shí)間，是否為膠體免維護(hù)電池，保質(zhì)期，使用壽命，是否具備優(yōu)良的深放電恢復(fù)能力，蓄電池密封反映效率是否高于95%，單組電池或多組電池一起使用情況下，個(gè)電池之間的開路電壓應(yīng)保持在20 mV/cell以內(nèi)，浮充電壓應(yīng)保持在20 mV/cell。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐亞輝.城市軌道交通供變電技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2012（12）.

[2] 于松偉，楊興山，韓連祥，等.城市軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理與應(yīng)用[M].西南交通大學(xué)出版社，2008.

[3] 葉華平，劉志剛，牛紅霞.城市軌道交通概論[M].基人民交通出版社，2012.

[4] 杜彥良，牛學(xué)勤.現(xiàn)代軌道交通技術(shù)與裝備[M].2012（3）.