信號(hào)電源屏空氣開(kāi)關(guān)容量的計(jì)算方法

吳 婧

近期，據(jù)烏魯木齊鐵路局相關(guān)人員反映，在其管轄范圍內(nèi)的多條鐵路中，出現(xiàn)供電電源側(cè)與電務(wù)負(fù)荷側(cè)開(kāi)關(guān)容量不匹配的問(wèn)題，即變電所信號(hào)電源空氣開(kāi)關(guān)、信號(hào)機(jī)械室配電盤(pán)空氣開(kāi)關(guān)及電源屏輸入端空氣開(kāi)關(guān)的容量，不滿足《鐵路信號(hào)設(shè)計(jì)規(guī)范》第12.2.7條規(guī)定：“信號(hào)設(shè)備斷路器的設(shè)置應(yīng)能滿足對(duì)設(shè)備進(jìn)行分級(jí)防護(hù)的要求”。

1 原因分析

經(jīng)多方分析，之所以出現(xiàn)上述問(wèn)題是因?yàn)殡娏?zhuān)業(yè)和信號(hào)電源屏供應(yīng)商計(jì)算空氣開(kāi)關(guān)容量時(shí)，所依據(jù)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)規(guī)范不同。信號(hào)電源屏供應(yīng)商參考《客運(yùn)專(zhuān)線鐵路信號(hào)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) (暫行)鐵路信號(hào)電源屏》進(jìn)行設(shè)置，具體要求為“按照被保護(hù)電路的額定容量、負(fù)載性質(zhì)以及選擇性配合，來(lái)確定斷路器的額定保護(hù)電流和延時(shí)特性，輸入三相電源還應(yīng)考慮負(fù)載不平衡度的因素。斷路器額定保護(hù)電流的容量選擇，輸入回路為額定電流的1.5～2倍，輸出回路為額定電流的1.4～1.6倍”。而電力專(zhuān)業(yè)依據(jù)《電力設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計(jì)，整定電流大約為額定電流的1.2～1.5倍。

2 目前現(xiàn)狀

電力專(zhuān)業(yè)在施工圖設(shè)計(jì)初期，是根據(jù)信號(hào)專(zhuān)業(yè)提供的信號(hào)設(shè)備總功率計(jì)算配電盤(pán)空開(kāi)容量后，再放大一級(jí)作為變電所空開(kāi)容量。如果本站信號(hào)設(shè)備總功率不變，則配電盤(pán)及變電所空開(kāi)容量基本確定，電力專(zhuān)業(yè)以此為依據(jù)進(jìn)行后續(xù)施工圖設(shè)計(jì)。而信號(hào)電源屏輸入側(cè)的空開(kāi)容量，只有待施工招標(biāo)確定電源屏供應(yīng)商后才能計(jì)算。故兩家有可能因?yàn)橛?jì)算方法不同，導(dǎo)致空開(kāi)容量在選擇上出現(xiàn)級(jí)別不匹配的現(xiàn)象。

3 不同的計(jì)算方法

目前鐵路行業(yè)存在津宇嘉信、北京康達(dá)、鼎漢等多家信號(hào)電源屏生產(chǎn)供應(yīng)商，而各個(gè)供應(yīng)商針對(duì)信號(hào)電源屏輸入側(cè)空氣開(kāi)關(guān)容量的計(jì)算方法卻不盡相同?，F(xiàn)以南疆鐵路庫(kù)爾勒至阿克蘇增建二線的喀拉玉爾滾車(chē)站 (45kVA)為例，詳細(xì)分析如下。

3.1 津宇嘉信的計(jì)算方法

運(yùn)用電流計(jì)算公式，并考慮負(fù)載不平衡系數(shù)，計(jì)算電源屏輸入側(cè)空氣開(kāi)關(guān)的容量。即I=P/U=45000/3/220=68.2 A?？紤]負(fù)載不平衡度的因素，輸入回路為額定電流的1.5～2倍，則：I=68.2×(1.5～2) =102.3～136.4 A。因空氣開(kāi)關(guān)型號(hào)僅有 63 A、80 A、100 A、125 A、160 A等型號(hào)，故取：I=125 A。

3.2 北京康達(dá)的計(jì)算方法

通過(guò)信號(hào)設(shè)備用電量表，按照不同電源種類(lèi)分別計(jì)列，并將三相電源進(jìn)行分劈，盡量將額定電壓種類(lèi)相同的電源分配在同一相位中，最后分別計(jì)算三相電源的電流。喀拉玉爾滾站信號(hào)設(shè)備用電量表如表1所示，其中交流轉(zhuǎn)轍機(jī)電源單獨(dú)設(shè)置。

表1 喀拉玉爾滾站信號(hào)設(shè)備用電量表

根據(jù)表1，將同相位的電流相加，計(jì)算出每相電源的電流，即：IA相=44 A;IB相=42 A;IC相=58 A。

考慮負(fù)載不平衡度的因素，輸入回路為額定電流的1.5～2倍，按照最大電流 (C相)進(jìn)行計(jì)算：則：I=58× (1.5～2) =87～116 A，取 I=100 A。

3.3 鼎漢的計(jì)算方法

利用電源電壓下降至175 V及任何一相電源下降15%時(shí)，計(jì)算電源屏必須保證的輸出功率及輸入電流。

電源屏實(shí)際功率 (每相)P1=W1/X，其中W1為輸出功率;X為電源相數(shù)。

當(dāng)電源電壓下降至175 V時(shí)，電源屏必須保證輸出功率P2=220×P1/175;

當(dāng)某一相電源下降15%時(shí)，電源屏必須保證輸出功率P3=1.15×P2。

將輸出功率變換為輸出電流I1=P3/220。

I1按照空氣開(kāi)關(guān)系列，往上選擇最近的空氣開(kāi)關(guān)容量，做為電源屏的空氣開(kāi)關(guān)容量I。

即：P1=45000/3=15000W，P2=220×15000/175=18857W，P3=18857×1.15=21686W。

I1=21686/220=98.6 A，按照空氣開(kāi)關(guān)系列，選擇最近的空氣開(kāi)關(guān)容量作為電源屏的空氣開(kāi)關(guān)容量，則I取100 A。

3.4 電力專(zhuān)業(yè)計(jì)算方法

嚴(yán)格按公式計(jì)算，并浮動(dòng)一定的系數(shù)。即：I=45000/3/220=68.2 A，考慮1.3倍的不平衡系數(shù)，I=68.2×1.3=88.66 A，取I=100 A。

4 歸納總結(jié)

綜上所述，針對(duì)喀拉玉爾滾車(chē)站而言，津宇嘉信計(jì)算電源屏輸入側(cè)空開(kāi)容量為125 A、北京康達(dá)和鼎漢計(jì)算為100 A，電力專(zhuān)業(yè)計(jì)算為100 A。然而，按照信號(hào)及電力設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，電力專(zhuān)業(yè)計(jì)算的配電箱處空開(kāi)的容量必須大于信號(hào)電源屏輸入側(cè)空開(kāi)的容量，即：若電源屏供應(yīng)商為津宇嘉信 (電源屏輸入空開(kāi)為125 A)，則配電盤(pán)至少采用160 A的空開(kāi);若電源屏供應(yīng)商為北京康達(dá)或鼎漢，則配電盤(pán)至少采用100A的空開(kāi);變電所的空開(kāi)容量比配電盤(pán)空開(kāi)再大一級(jí)。如此設(shè)計(jì)，才能滿足信號(hào)設(shè)備分級(jí)防護(hù)的要求。換言之，若信號(hào)設(shè)備用電量超負(fù)荷，則信號(hào)電源屏輸入空開(kāi)先切斷電源，再由電力信號(hào)分界配電箱斷電，最后才是變電所信號(hào)電源專(zhuān)用開(kāi)關(guān)斷電，由此可以將影響范圍控制到最小。

5 解決辦法

仍以喀拉玉爾滾車(chē)站為例，首先，在開(kāi)放施工圖設(shè)計(jì)后，信號(hào)專(zhuān)業(yè)根據(jù)喀拉玉爾滾車(chē)站平面圖，分別計(jì)算本站各種設(shè)備類(lèi)型的用電量 (例如信號(hào)點(diǎn)燈電源、軌道電路電源、電碼化電源等等)，并根據(jù)計(jì)算出的總用電量，估算電源屏輸入端的空氣向電力專(zhuān)業(yè)提供總用電量 (45 kVA)和估算的電源屏空氣開(kāi)關(guān)容量 (100 A);其次，電力專(zhuān)業(yè)根據(jù)總用電量，同時(shí)考慮三相平衡、瞬間電壓等因素后，計(jì)算配電盤(pán)的空氣開(kāi)關(guān)容量 (125 A)，并向信號(hào)專(zhuān)業(yè)返回資料;最后，待電源屏供應(yīng)商招標(biāo)確定后，在信號(hào)專(zhuān)業(yè)與其設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)時(shí)，提供之前電力專(zhuān)業(yè)輸入的資料，要求電源屏廠家設(shè)置電源屏輸入端的空氣開(kāi)關(guān)容量必須小于配電盤(pán)的空氣開(kāi)關(guān)容量(125 A)，即要求電源屏輸入空氣開(kāi)關(guān)采用100 A以下的空氣開(kāi)關(guān)。若個(gè)別車(chē)站有異議，應(yīng)立即聯(lián)系電力專(zhuān)業(yè)進(jìn)行調(diào)整，盡量合理地完善開(kāi)關(guān)容量的定值，以滿足信號(hào)設(shè)備分級(jí)防護(hù)的要求。

6 結(jié)束語(yǔ)

供電電源側(cè)與電務(wù)負(fù)荷側(cè)開(kāi)關(guān)容量不匹配的問(wèn)題，雖然最初由烏魯木齊鐵路局提出，然而在全國(guó)其他鐵路局的在建項(xiàng)目中均有發(fā)現(xiàn)。作為鐵路設(shè)計(jì)者，必須處理好各級(jí)開(kāi)關(guān)容量之間的關(guān)系，以滿足對(duì)信號(hào)設(shè)備分級(jí)防護(hù)的要求，為信號(hào)設(shè)備的安全用電提供依據(jù)和保障。

［1］ 中華人民共和國(guó)鐵道部.TB10007-2006鐵路信號(hào)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2006.

［2］ 中華人民共和國(guó)鐵道部.運(yùn)基信號(hào)〔2005〕458號(hào)《鐵路信號(hào)智能電源屏技術(shù)條件》(暫行)及相關(guān)附錄［S］.2005.

［3］ 中國(guó)鐵路通信信號(hào)集團(tuán)公司.客運(yùn)專(zhuān)線鐵路信號(hào)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)(暫行)鐵路信號(hào)電源屏［S］.2008.

［4］ 中華人民共和國(guó)鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).TB/T 1528.4-2002鐵路信號(hào)電源屏［S］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2002.