鐵路專(zhuān)用線(xiàn)供電方案研究論文

　　供電原則

　　供電原則應根據專(zhuān)用線(xiàn)的運輸特點(diǎn)，執行國家有關(guān)設計規范，滿(mǎn)足業(yè)主需求、參照執行《鐵路電力設計規范》和代管鐵路局的意見(jiàn)。供電方案應充分考慮其經(jīng)濟性及后期運營(yíng)成本。專(zhuān)用線(xiàn)與既有鐵路設施和業(yè)主其他電力設施的管理分界和計費應盡量清晰。對于專(zhuān)用線(xiàn)的電源部分，應根據《電力供應與使用條例》等規定，統籌考慮裝車(chē)站內鐵路專(zhuān)用線(xiàn)業(yè)主的其他用電需求、統籌設計方案［5］。對于通信信號等重要設備，應根據電源情況和設備電源屏配置的蓄電池統籌考慮，供電標準應符合因地制宜的原則。對于接軌站的通信信號等鐵路專(zhuān)用設備應按接軌站相關(guān)鐵路的供電標準供電;專(zhuān)用線(xiàn)站和區間通信信號(特別為二級負荷時(shí))的供電標準應根據專(zhuān)用線(xiàn)自身運營(yíng)特點(diǎn)和電源情況、業(yè)主運營(yíng)習慣統籌考慮，不宜簡(jiǎn)單劃分。當電源接引容易、投資較少時(shí)，二級負荷亦宜接引兩路電源。

　　供電方案

　　1接軌站

　　接軌站通信信號設備供電方案原則上同既有模式。對于在既有信號樓內增加通信信號設備時(shí)，根據通信信號專(zhuān)業(yè)是否設置單獨電源屏，確定電力專(zhuān)業(yè)是否單獨接引低壓電纜;對于新建信號樓時(shí)，電力專(zhuān)業(yè)原則按既有鐵路通信信號供電方案和供電標準，單獨設置10/0.4kV變電所并納入電力遠動(dòng)系統。接軌站其他用電設施應根據產(chǎn)權劃分協(xié)議，確定其電源接引方案。產(chǎn)權屬于鐵路的新增用電設施應接引鐵路配電所或貫通線(xiàn)電源;產(chǎn)權屬于專(zhuān)用線(xiàn)的用電設施原則上應單獨接引地方電源或將區間產(chǎn)區屬于專(zhuān)用線(xiàn)的高壓電源延伸至接軌站，若經(jīng)濟技術(shù)比嚴重不合理時(shí)，征求供電公司和鐵路局意見(jiàn)后，可接引鐵路電源，同時(shí)應作好明確的計費和供電分界，一般每路電源分界點(diǎn)只設置1個(gè)。如上例所述工程，在A(yíng)1站中若無(wú)除通信信號外的其他專(zhuān)用線(xiàn)用電設備，A1站應盡量無(wú)電力工程;若A1站中有通信信號外的其他較大專(zhuān)用線(xiàn)用電設備，A1站應單獨設置變電所，接引既有鐵路之外的電源，若有紅外軸溫等較小設備用電設備，可接引既有鐵路貫通線(xiàn)。

　　2區間

　　(1)區間集中與分散供電方案的比選鐵路專(zhuān)用線(xiàn)區間較短，且區間用電設備大多為通信設備(基站或光纖置放站)或隧道照明，因此，區間供電方案應根據區間供電需求的數量、區間可接引的電源情況綜合確定集中供電方案或分散供電方案。對于通信設備還應與通信專(zhuān)業(yè)密切配合，了解通信GSMR基站或無(wú)線(xiàn)通信不同設計方案對用電要求的差別:設置GSMR基站［6］(區間負荷間距約5～7km)或無(wú)線(xiàn)通信(區間負荷間距約15km)的通信傳輸子系統均可滿(mǎn)足專(zhuān)用線(xiàn)通信需求，但不同通信方案用電需求對電力供電方案影響很大。采用GSMR基站區間用電負荷間距小，可結合其他用電負荷優(yōu)先考慮設置貫通線(xiàn)的集中供電方式;采用無(wú)線(xiàn)通信方案(通信用電點(diǎn)基本集中在車(chē)站)，電力專(zhuān)業(yè)可不設置貫通線(xiàn)，采用單獨接引地方電源、就近自專(zhuān)用線(xiàn)站饋出單獨回路的方案或自接觸網(wǎng)接引電源(接引27.5/0.23kV電源，并經(jīng)電能質(zhì)量處理)［7］等分散供電方式。為此，電力專(zhuān)業(yè)需要與通信專(zhuān)業(yè)密切配合，綜合確定本工程系統最優(yōu)的通信和電力方案。針對上述案例，由于通信采用GSMR基站且全線(xiàn)隧道照明負荷較多，全線(xiàn)至少設置一路10kV貫通線(xiàn)。

　　(2)區間通信設備的供電標準和供電方案的分析由于專(zhuān)用線(xiàn)長(cháng)度較短，區間通信設備(或個(gè)別信號設備)不宜嚴格按照《鐵路電力設計規范》按進(jìn)行負荷分類(lèi)，應按照國標、通信設備自身后備電源情況及設備運營(yíng)要求進(jìn)行綜合確定。此外，通常通信設備(含光纖直放站)設置兩路外部電源時(shí)，配置3～4h后備電源;一路外部電源時(shí)，配置8h后備電源。按照前文分析，區間通信專(zhuān)業(yè)屬于二級負荷。對于A(yíng)1～A2站區間通信設備的供電，由于本線(xiàn)為鐵路專(zhuān)用線(xiàn)，業(yè)主和委托管理的鐵路局考慮后期減少維護管理工作，有兩個(gè)供電標準:設置雙路外部電源或設置一路外部電源。針對不同設計標準的供電方案為:方案一(全線(xiàn)設置一路10kV貫通線(xiàn)，并自A2站配電所單獨饋出一路10kV線(xiàn)路，再為通信設備提供第二路電源)和方案二(全線(xiàn)設置一路10kV貫通線(xiàn))。此外，通信專(zhuān)業(yè)根據外部情況設置不同容量的后備電源。根據《供配電系統設計規范》(GB50052—2009)中3.0.2條規定“一級負荷應由雙重電源供電，當一路電源發(fā)生故障時(shí)，另一路電源不應同時(shí)受到損壞”，因此，對于通信設備(基站和光纖直放站)采用一路外電、另設置后備電源時(shí)，已屬于雙重電源，不僅符合國標對于Ⅱ級負荷的供電標準，還滿(mǎn)足了I級負荷的供電標準，為此，需根據外部電源可靠性(是否為雙電源)、貫通線(xiàn)線(xiàn)路標準(全電纜線(xiàn)路或承受外部災害能力較高、混架線(xiàn)路承受外部災害能力較小)、蓄電池繼續供電時(shí)間、區間設置第二路電源的工程投資綜合考慮區間供電設計標準。如，上述工程A1至A2站間采用自動(dòng)閉塞方式、運輸較為繁忙、增加第二路外電源投資不大，故可采用方案一的設計標準。A2至A3站間區間通信設備則采用方案二的供電標準。因此，在設計文件中應將上述因素敘述清楚，提出推薦意見(jiàn)，交由業(yè)主和運營(yíng)代管單位最終確定。此外，對于用電設備的負荷等級的劃分是對設備最低供電標準，同時(shí)也代表供電部門(mén)最低的電源服務(wù)標準。工程實(shí)施的供電標準應不低于負荷等級對應的供電標準。因此，在確定供電方案時(shí)，應先確定適宜的負荷等級，再通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟綜合比較，確定適宜的供電標準和方案。

　　(3)配電所設置方案的比選針對上述案例，由于區間設置貫通線(xiàn)，因此，配電所的具體設置位置還需進(jìn)行詳細分析。由于A(yíng)2、A3站均需接引兩路10kV電源，A1站具有接引電源條件，但無(wú)通信信號外的用電設備。為此，配電所［8］設置方案有:方案一(A2、A3站設置配電所)，方案二(A1、A3站設置配電所)。方案一不在A(yíng)1站設置配電所，A1～A2站間貫通線(xiàn)自A2～A3站間貫通線(xiàn)間T接，本方案可以簡(jiǎn)化專(zhuān)用線(xiàn)在A(yíng)1站的用電管理，同時(shí)預留A2站向北設置貫通線(xiàn)條件，此外A3站調壓器設備可在遠期移至A4站;不會(huì )造成調壓器的重復建設;方案二在近期的供電方案顯得更合理，但由于A(yíng)1站其他專(zhuān)業(yè)無(wú)用電設備，增加了專(zhuān)用線(xiàn)的用電維護工作量，同時(shí)未預留A2站向北設置貫通線(xiàn)條件。因此，對于鐵路專(zhuān)用線(xiàn)，應考慮運營(yíng)維護的便利，在本工程中配電所設置方案推薦方案一。

　　3專(zhuān)用線(xiàn)站

　　(1)信號設備的供電專(zhuān)用線(xiàn)站的信號設備主要由調度集中設備、閉塞設備、車(chē)站聯(lián)鎖設備(6502或微機聯(lián)鎖)和監測系統組成。在信號設備供電中，最重要的是信號聯(lián)鎖設備［9］。對于信號車(chē)站聯(lián)鎖設備，一般采用6502或微機聯(lián)鎖設備。雖然微機聯(lián)鎖主機設備自身配置小容量UPS，一旦斷電，其對應的軌道電路與6502設備一樣均需進(jìn)行電源恢復后的信號復位工作。經(jīng)過(guò)上述分析，信號設備供電應盡量接引兩路電源，并需滿(mǎn)足兩路電源0.15S的切換時(shí)間要求。當專(zhuān)用線(xiàn)設計標準較高時(shí)，信號電源屏也可配置30min的UPS。綜上所述，對于二級負荷的信號設備供電，其供電方式根據裝車(chē)站外部電源情況、信號電源屏是否配置UPS、工程投資綜合確定，有條件時(shí)接引兩路高壓電源。對于只能接引一路高壓電源時(shí)，可接引兩路低壓電源，以部分提高信號供電可靠性。(2)其他設備的供電專(zhuān)用線(xiàn)中其他設備供電方案相對簡(jiǎn)單，除考慮常規供電原則外，還需注意專(zhuān)線(xiàn)10/0.4kV變電所所址與業(yè)主在專(zhuān)用線(xiàn)附近設置的其他變電所的統籌考慮設置，以保證供電系統的最優(yōu)。變電所、電纜等電力設施標準選用還需考慮專(zhuān)用線(xiàn)運輸貨物對電力設施的影響，如:運煤專(zhuān)用線(xiàn)對電力設施污穢的影響;沿海專(zhuān)用線(xiàn)對電力設施腐蝕的影響等。

　　4專(zhuān)用線(xiàn)站電源工程的系統設計由于專(zhuān)用線(xiàn)的產(chǎn)權屬于業(yè)主，專(zhuān)用線(xiàn)設計單位與業(yè)主在專(zhuān)用線(xiàn)附近的其他工程(如運煤專(zhuān)用線(xiàn)的儲運煤系統)通常不是一家設計單位，因此其電源工程應建議業(yè)主統籌考慮，避免重復投資。如上述案例:鐵路專(zhuān)用線(xiàn)A2、A3為煤炭集運站［10］，裝車(chē)能力為5000t/h，儲煤場(chǎng)為全封閉儲煤場(chǎng)，煤為自卸(側卸)汽車(chē)來(lái)煤，儲煤場(chǎng)中儲煤和回煤全部采用帶式輸送機運輸。當其規模很大時(shí)，其儲運裝系統總安裝設備總容量約為14300kW，計算負荷8200kW;當其規模較小時(shí)，其儲運裝系統計算負荷亦約為2200kW。為此，外部電源工程均為新建雙電源35/10kV變電所。由于專(zhuān)用線(xiàn)用電計算負荷約100～500kW。因此，鐵路專(zhuān)用線(xiàn)電源工程的方案應納入集運站儲運裝系統電源工程統籌考慮。

　　結論

　　鐵路專(zhuān)用線(xiàn)的供電方案應充分考慮專(zhuān)用線(xiàn)類(lèi)型、投資方、運營(yíng)管理類(lèi)型、接軌站等外部因素。首先確定專(zhuān)用線(xiàn)供電系統與既有鐵路供電系統、專(zhuān)用線(xiàn)整體外部電源工程的合理界面;根據中斷停電在經(jīng)濟上造成損失、影響鐵路運輸秩序的重要性確定通信信號合理的負荷等級;根據投資和運營(yíng)管理規程，認真分析通信信號自備后備電源與單獨接引電源方案的比較，同時(shí)還要充分征求業(yè)主和委管鐵路局的意見(jiàn)，設計方案中充分考慮運營(yíng)維護的影響，確定適宜的供電標準。綜上所述，鐵路專(zhuān)用線(xiàn)的供電方案既要考慮供電系統的安全可靠性，還應著(zhù)重考慮其經(jīng)濟性和業(yè)主需求。

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