信號設(shè)備電源導線截面的設(shè)計選型探討

李衛(wèi)鋒

（中鐵二院工程集團有限責任公司，成都 610031）

1 電源導線截面選擇的一般原則

電源導線截面的計算，在技術(shù)上應(yīng)保證電源線路和設(shè)備的安全運行，使供電設(shè)備的電源有足夠的能量，在經(jīng)濟上應(yīng)盡量節(jié)省投資。除考慮線路的電壓降外，還應(yīng)考慮正常負載時的導線發(fā)熱情況，要求所選用的電源導線的允許電流不得小于回路中計算的負荷電流值。

1.1 電源導線截面的選擇

信號設(shè)備的電源導線截面計算公式為：

公式（1）中：

S— 電源導線截面/mm2；

2— 雙線回路時相同截面積的去線和回線；

ρ— 電阻系數(shù)（銅導線按0.018 4Ω·mm2/m）；

Σli— 線路通過電流和導線長度乘積之總和；

ΔU— 線路允許壓降/V，指由送電端至最遠的供電點之間的線路允許壓降。一般為供電電壓的10%左右（其值的確定需根據(jù)負載和供電電壓之間的關(guān)系具體分析）。

1.2 選擇電源導線注意事項

信號電源應(yīng)采用雙線，優(yōu)先采用環(huán)狀供電。

為減少選用電纜的規(guī)格，個別情況下，去線和回線可選用同一截面的電纜。

根據(jù)計算選用所需的電纜時，應(yīng)考慮全站電纜的規(guī)格不宜過多，以避免造成訂貨困難。

電源導線長度的余量不能過大，因它對導線截面影響較大，為此一般應(yīng)按電纜徑路實測確定，其附加長度彎曲量如距離很短時可略而不計。

1.3 樓內(nèi)區(qū)間電源電纜分布

樓內(nèi)電源電纜供電配線分布如圖1所示。

圖1 樓內(nèi)電源電纜供電配線示意Fig.1 Schematic diagram of power supply wiring in signaling box

2 信號設(shè)備電源導線截面的計算

電源在計算時考慮-5%的波動，12 V按11.4 V計 算，24 V 按 22.8 V 計 算，110 V 按 104.5 V 計算，220 V 按 209 V 計算，380 V 按 361 V 計算。

2.1 繼電器電源導線截面計算

以繼電聯(lián)鎖車站為例，繼電器工作總電流取值如下：25組道岔約為11 A，50組道岔約為20 A，75組道岔約為30 A，100組道岔約為40 A。用于計算機聯(lián)鎖的車站，繼電器工作總電流值約為繼電聯(lián)鎖的車站繼電器工作總電流值的一半。

繼電器工作電壓按16.8 V取值（至少滿足JWXC-1700的工作值），供電線路的最大允許壓降22.8－16.8=6 V，電源屏到最遠的組合柜按30 m考慮，導線截面計算如下：

當車站為計算機聯(lián)鎖時，繼電器供電電源截面約為繼電聯(lián)鎖繼電器電源供電導線截面的一半。

2.2 軌道電路電源導線截面計算

2.2.1 25 Hz相敏軌道電路電源導線截面

25 Hz 軌道電路工作電源為 AC 220 V，電化區(qū)段單個區(qū)段的發(fā)送容量為20 VA，電流為0.1 A；非電化區(qū)段單個區(qū)段的發(fā)送容量為30 VA，電流為0.14 A；軌道電路電源屏至送電端軌道變壓器一次側(cè)的電纜允許壓降為30 V，其中電源屏至電碼化綜合柜或25 Hz軌道柜的距離按30 m考慮，壓降按2 V考慮，當有20個區(qū)段的發(fā)送端時，電化區(qū)段導線截面計算如下：

非電化區(qū)段電源導線截面計算如下：

25 Hz軌道電路局部電源工作電壓為AC 110 V，單臺二元二位繼電器局部線圈并聯(lián)后的容量為7 VA，其電流約為0.064 A，20個發(fā)送區(qū)段的二元二位繼電器局部線圈按30個考慮（考慮一送多受因素），其中電源屏至電碼化綜合柜或25 Hz軌道柜的距離按30 m考慮，壓降按1 V考慮，電化區(qū)段軌道電源導線截面計算如下：

2.2.2 不對稱高壓脈沖軌道電路電源

不對稱高壓脈沖軌道電路工作電源為AC 220 V，單臺發(fā)碼器輸入電流為0.35 A。電源屏至送電端軌道變壓器一次側(cè)的電纜允許壓降為30 V，其中電源屏至高壓脈沖軌道柜的距離按30 m考慮，壓降按2 V考慮，當有20個區(qū)段的發(fā)送端時，軌道電源導線截面計算如下：

2.2.3 ZPW-2000A軌道電路電源導線截面計算

ZPW-2000A軌道電路移頻電源為DC24 V，每個軌道電路的電源單元的輸入電流值，包括發(fā)送器、接收器、軌道繼電器的功耗，站內(nèi)按平均值4 A估算，區(qū)間按平均值5 A估算。

以區(qū)間軌道為例，電源屏到每個區(qū)間移頻柜采用兩束電源供電（上行5個區(qū)段、下行5個區(qū)段分開供電），電源屏供電模塊電壓可調(diào)范圍在23～27 V之間,根據(jù)渝貴鐵路現(xiàn)場實測情況，電源屏內(nèi)部壓降約為0.5～1V之間，電源屏至移頻柜的線路壓降按 25.8－24=1.8 V 考慮 (考慮 200 mA 的峰值余量)，電纜截面如下：

2.2.4 ZPW-2000R軌道電路電源導線截面計算

ZPW-2000R軌道電路移頻電源為DC48 V，每個軌道電路的電源單元的輸入電流值，包括發(fā)送器、接收器、軌道繼電器的功耗，按平均值3.75 A估算。

以區(qū)間軌道為例，電源屏到每個移頻柜采用1束電源供電（約10個區(qū)段），電源屏供電模塊電壓可調(diào)范圍在46～54 V,電源屏內(nèi)部壓降約為1 V考慮，電源屏至移頻柜的線路壓降按52.8-48=4.8 V考慮(考慮200 mA的峰值余量)，電纜截面如下：

2.3 信號點燈電源導線截面計算

信號點燈電源為AC 220 V，點燈電路中點燈變壓器采用BX1-34，燈絲繼電器采用JZXC-H18,燈泡為12 V 25 W時，信號機點一燈回路中的電流值為0.158 A。以四顯示自動閉塞6股道車站為例，車站采用兩束點燈電源，每束電源的點燈數(shù)最大約為15個燈位（含列車10個列車燈位及5個調(diào)車燈位），BX1-34一次線圈額定電不低于180 V，室內(nèi)線路允許壓降按2 V考慮，電源屏距組合柜按30 m考慮，電源導線截面計算如下：

當點燈電源采用LED發(fā)光盤時，其額定電流值為0.45 A，一次線圈額定電壓不低于180 V，室內(nèi)線路允許壓降按2 V考慮，電源屏距組合柜按30 m考慮，同樣點12個燈位時，電源導線截面計算如下：

2.4 轉(zhuǎn)轍機電源導線截面計算

2.4.1 ZD6、ZY系列直流轉(zhuǎn)轍機電源導線截面計算

ZD6、ZY系列直流轉(zhuǎn)轍機電源為DC 220 V，額定電壓為160 V，轉(zhuǎn)轍機的工作電流為2 A，電源屏至室外轉(zhuǎn)轍機的最大壓降不大于220－160=60 V，其中電源屏至組合柜考慮2 V的壓降，考慮4臺轉(zhuǎn)轍機同時動作，電源屏距組合柜按30 m考慮，電源導線截面計算如下：

2.4.2 ZD7型直流快動轉(zhuǎn)轍機電源導線截面計算

ZD7型直流轉(zhuǎn)轍機電源為DC 220V，額定電壓為200 V，轉(zhuǎn)轍機的工作電流為5 A，電源屏至室外轉(zhuǎn)轍機的最大壓降不大于220-200=20 V，其中電源屏至組合柜考慮2 V的壓降，考慮4臺轉(zhuǎn)轍機同時動作，電源屏距組合柜按30 m考慮，電源導線截面計算如下：

2.4.3 ZK4型直流電空快動轉(zhuǎn)轍機電源導線截面計算

ZK4型直流電空轉(zhuǎn)轍機電源為DC 24 V，電空閥額定電壓為20 V，電空閥的工作電流為4 A，電源屏至室外轉(zhuǎn)轍機的最大壓降不大于24-20=4 V，其中電源屏至組合柜考慮2 V的壓降，按4臺轉(zhuǎn)轍機同時動作，電源屏距組合柜按30 m考慮，電源導線截面計算如下：

2.4.4 交流轉(zhuǎn)轍機電源導線截面計算

ZDJ9、S700K、ZY系列交流轉(zhuǎn)轍機電源為AC 380 V，其工作電流均不大于2 A，根據(jù)轉(zhuǎn)轍機的拉力不同允許控制電纜的電阻數(shù)值亦不相同，電源屏至組合柜的電源導線截面可參照ZD6直流電動轉(zhuǎn)轍機的電源導線截面，此處不在贅述。

2.4.5 道岔表示電源導線截面計算

道岔表示采用BD1-7型道岔表示變壓器，其額定輸入電壓為AC 220 V，額定容量為7 VA，額定電流為0.032 A，其中電源屏至組合柜考慮2 V的壓降，按車站有100臺轉(zhuǎn)轍機（約20～30組聯(lián)鎖道岔），電源屏距組合柜按30 m考慮，電源導線截面計算如下：

2.5 站間聯(lián)系電源導線截面計算

站聯(lián)電路的額定電壓24～60 V，以ZPW-2000A軌道電路繼電器編碼站聯(lián)電路為例，每束站聯(lián)電源給4個JPXC-1000、4個JWXC-1000、1個JWXC-1700繼電器供電，工作電流如下：

2.6 信號設(shè)備電源導線截面取值參考表

在電源屏至室內(nèi)組合柜、軌道柜、移頻柜的供電距離為30 m的情況下，信號設(shè)備電源導線截面取值參考如表1所示。

表1 信號設(shè)備電源導線截面取值參考Tab.1 Reference table of signaling power supply conductor section value

3 結(jié)論

本文介紹了部分信號設(shè)備電源導線截面的計算與選擇，并提供相應(yīng)供電距離內(nèi)的參考值，由于各車站電源屏到設(shè)備機柜的距離不同，需要設(shè)計者根據(jù)實際情況進行分析與計算，選取合適的電源導線截面，在滿足信號系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性及標準化等工程需求的同時，盡量做到既可降低施工難度又可降低工程投資。

針對計算機聯(lián)鎖設(shè)備機柜、調(diào)度集中車站分機設(shè)備、列控中心設(shè)備、信號集中監(jiān)測設(shè)備分機設(shè)備等信號系統(tǒng)設(shè)備的電源，設(shè)計者可根據(jù)具體設(shè)備的供電需求，選取相應(yīng)的電源導線截面。

在工程實施中，信號電源配線通常采用環(huán)狀供電方式，即采用雙路電源向設(shè)備機柜供電，如圖2所示。環(huán)狀供電不但提高了供電電源的可靠性，而且可以有效降低電源屏至設(shè)備機柜的線路壓降。

圖2 樓內(nèi)電源電纜環(huán)狀供電配線示意Fig.2 Schematic diagram of power supply wiring of looply connection in signaling box