鐵路專用線供電方案研究論文
供電原則
供電原則應(yīng)根據(jù)專用線的運(yùn)輸特點(diǎn)，執(zhí)行國家有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，滿足業(yè)主需求、參照執(zhí)行《鐵路電力設(shè)計(jì)規(guī)范》和代管鐵路局的意見。供電方案應(yīng)充分考慮其經(jīng)濟(jì)性及后期運(yùn)營成本。專用線與既有鐵路設(shè)施和業(yè)主其他電力設(shè)施的管理分界和計(jì)費(fèi)應(yīng)盡量清晰。對于專用線的電源部分，應(yīng)根據(jù)《電力供應(yīng)與使用條例》等規(guī)定，統(tǒng)籌考慮裝車站內(nèi)鐵路專用線業(yè)主的其他用電需求、統(tǒng)籌設(shè)計(jì)方案［5］。對于通信信號等重要設(shè)備，應(yīng)根據(jù)電源情況和設(shè)備電源屏配置的蓄電池統(tǒng)籌考慮，供電標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合因地制宜的原則。對于接軌站的通信信號等鐵路專用設(shè)備應(yīng)按接軌站相關(guān)鐵路的供電標(biāo)準(zhǔn)供電;專用線站和區(qū)間通信信號(特別為二級負(fù)荷時)的供電標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)專用線自身運(yùn)營特點(diǎn)和電源情況、業(yè)主運(yùn)營習(xí)慣統(tǒng)籌考慮，不宜簡單劃分。當(dāng)電源接引容易、投資較少時，二級負(fù)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(shè)備供電方案原則上同既有模式。對于在既有信號樓內(nèi)增加通信信號設(shè)備時，根據(jù)通信信號專業(yè)是否設(shè)置單獨(dú)電源屏，確定電力專業(yè)是否單獨(dú)接引低壓電纜;對于新建信號樓時，電力專業(yè)原則按既有鐵路通信信號供電方案和供電標(biāo)準(zhǔn)，單獨(dú)設(shè)置10/0.4kV變電所并納入電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)。接軌站其他用電設(shè)施應(yīng)根據(jù)產(chǎn)權(quán)劃分協(xié)議，確定其電源接引方案。產(chǎn)權(quán)屬于鐵路的新增用電設(shè)施應(yīng)接引鐵路配電所或貫通線電源;產(chǎn)權(quán)屬于專用線的用電設(shè)施原則上應(yīng)單獨(dú)接引地方電源或?qū)^(qū)間產(chǎn)區(qū)屬于專用線的高壓電源延伸至接軌站，若經(jīng)濟(jì)技術(shù)比嚴(yán)重不合理時，征求供電公司和鐵路局意見后，可接引鐵路電源，同時應(yīng)作好明確的計(jì)費(fèi)和供電分界，一般每路電源分界點(diǎn)只設(shè)置1個。如上例所述工程，在A1站中若無除通信信號外的其他專用線用電設(shè)備，A1站應(yīng)盡量無電力工程;若A1站中有通信信號外的其他較大專用線用電設(shè)備，A1站應(yīng)單獨(dú)設(shè)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(shè)備用電設(shè)備，可接引既有鐵路貫通線。
2區(qū)間
(1)區(qū)間集中與分散供電方案的比選鐵路專用線區(qū)間較短，且區(qū)間用電設(shè)備大多為通信設(shè)備(基站或光纖置放站)或隧道照明，因此，區(qū)間供電方案應(yīng)根據(jù)區(qū)間供電需求的數(shù)量、區(qū)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(shè)備還應(yīng)與通信專業(yè)密切配合，了解通信GSMR基站或無線通信不同設(shè)計(jì)方案對用電要求的差別:設(shè)置GSMR基站［6］(區(qū)間負(fù)荷間距約5～7km)或無線通信(區(qū)間負(fù)荷間距約15km)的通信傳輸子系統(tǒng)均可滿足專用線通信需求，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(qū)間用電負(fù)荷間距小，可結(jié)合其他用電負(fù)荷優(yōu)先考慮設(shè)置貫通線的集中供電方式;采用無線通信方案(通信用電點(diǎn)基本集中在車站)，電力專業(yè)可不設(shè)置貫通線，采用單獨(dú)接引地方電源、就近自專用線站饋出單獨(dú)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，電力專業(yè)需要與通信專業(yè)密切配合，綜合確定本工程系統(tǒng)最優(yōu)的通信和電力方案。針對上述案例，由于通信采用GSMR基站且全線隧道照明負(fù)荷較多，全線至少設(shè)置一路10kV貫通線。
(2)區(qū)間通信設(shè)備的供電標(biāo)準(zhǔn)和供電方案的分析由于專用線長度較短，區(qū)間通信設(shè)備(或個別信號設(shè)備)不宜嚴(yán)格按照《鐵路電力設(shè)計(jì)規(guī)范》按進(jìn)行負(fù)荷分類，應(yīng)按照國標(biāo)、通信設(shè)備自身后備電源情況及設(shè)備運(yùn)營要求進(jìn)行綜合確定。此外，通常通信設(shè)備(含光纖直放站)設(shè)置兩路外部電源時，配置3～4h后備電源;一路外部電源時，配置8h后備電源。按照前文分析，區(qū)間通信專業(yè)屬于二級負(fù)荷。對于A1～A2站區(qū)間通信設(shè)備的供電，由于本線為鐵路專用線，業(yè)主和委托管理的鐵路局考慮后期減少維護(hù)管理工作，有兩個供電標(biāo)準(zhǔn):設(shè)置雙路外部電源或設(shè)置一路外部電源。針對不同設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的供電方案為:方案一(全線設(shè)置一路10kV貫通線，并自A2站配電所單獨(dú)饋出一路10kV線路，再為通信設(shè)備提供第二路電源)和方案二(全線設(shè)置一路10kV貫通線)。此外，通信專業(yè)根據(jù)外部情況設(shè)置不同容量的后備電源。根據(jù)《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50052—2009)中3.0.2條規(guī)定“一級負(fù)荷應(yīng)由雙重電源供電，當(dāng)一路電源發(fā)生故障時，另一路電源不應(yīng)同時受到損壞”，因此，對于通信設(shè)備(基站和光纖直放站)采用一路外電、另設(shè)置后備電源時，已屬于雙重電源，不僅符合國標(biāo)對于Ⅱ級負(fù)荷的供電標(biāo)準(zhǔn)，還滿足了I級負(fù)荷的供電標(biāo)準(zhǔn)，為此，需根據(jù)外部電源可靠性(是否為雙電源)、貫通線線路標(biāo)準(zhǔn)(全電纜線路或承受外部災(zāi)害能力較高、混架線路承受外部災(zāi)害能力較小)、蓄電池繼續(xù)供電時間、區(qū)間設(shè)置第二路電源的工程投資綜合考慮區(qū)間供電設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。如，上述工程A1至A2站間采用自動閉塞方式、運(yùn)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(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。A2至A3站間區(qū)間通信設(shè)備則采用方案二的供電標(biāo)準(zhǔn)。因此，在設(shè)計(jì)文件中應(yīng)將上述因素?cái)⑹銮宄岢鐾扑]意見，交由業(yè)主和運(yùn)營代管單位最終確定。此外，對于用電設(shè)備的負(fù)荷等級的劃分是對設(shè)備最低供電標(biāo)準(zhǔn)，同時也代表供電部門最低的電源服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)。工程實(shí)施的供電標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)不低于負(fù)荷等級對應(yīng)的供電標(biāo)準(zhǔn)。因此，在確定供電方案時，應(yīng)先確定適宜的負(fù)荷等級，再通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較，確定適宜的供電標(biāo)準(zhǔn)和方案。
(3)配電所設(shè)置方案的比選針對上述案例，由于區(qū)間設(shè)置貫通線，因此，配電所的具體設(shè)置位置還需進(jìn)行詳細(xì)分析。由于A2、A3站均需接引兩路10kV電源，A1站具有接引電源條件，但無通信信號外的用電設(shè)備。為此，配電所［8］設(shè)置方案有:方案一(A2、A3站設(shè)置配電所)，方案二(A1、A3站設(shè)置配電所)。方案一不在A1站設(shè)置配電所，A1～A2站間貫通線自A2～A3站間貫通線間T接，本方案可以簡化專用線在A1站的用電管理，同時預(yù)留A2站向北設(shè)置貫通線條件，此外A3站調(diào)壓器設(shè)備可在遠(yuǎn)期移至A4站;不會造成調(diào)壓器的重復(fù)建設(shè);方案二在近期的供電方案顯得更合理，但由于A1站其他專業(yè)無用電設(shè)備，增加了專用線的用電維護(hù)工作量，同時未預(yù)留A2站向北設(shè)置貫通線條件。因此，對于鐵路專用線，應(yīng)考慮運(yùn)營維護(hù)的便利，在本工程中配電所設(shè)置方案推薦方案一。
3專用線站
(1)信號設(shè)備的供電專用線站的信號設(shè)備主要由調(diào)度集中設(shè)備、閉塞設(shè)備、車站聯(lián)鎖設(shè)備(6502或微機(jī)聯(lián)鎖)和監(jiān)測系統(tǒng)組成。在信號設(shè)備供電中，最重要的是信號聯(lián)鎖設(shè)備［9］。對于信號車站聯(lián)鎖設(shè)備，一般采用6502或微機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備。雖然微機(jī)聯(lián)鎖主機(jī)設(shè)備自身配置小容量UPS，一旦斷電，其對應(yīng)的軌道電路與6502設(shè)備一樣均需進(jìn)行電源恢復(fù)后的信號復(fù)位工作。經(jīng)過上述分析，信號設(shè)備供電應(yīng)盡量接引兩路電源，并需滿足兩路電源0.15S的切換時間要求。當(dāng)專用線設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較高時，信號電源屏也可配置30min的UPS。綜上所述，對于二級負(fù)荷的信號設(shè)備供電，其供電方式根據(jù)裝車站外部電源情況、信號電源屏是否配置UPS、工程投資綜合確定，有條件時接引兩路高壓電源。對于只能接引一路高壓電源時，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(shè)備的供電專用線中其他設(shè)備供電方案相對簡單，除考慮常規(guī)供電原則外，還需注意專線10/0.4kV變電所所址與業(yè)主在專用線附近設(shè)置的其他變電所的統(tǒng)籌考慮設(shè)置，以保證供電系統(tǒng)的最優(yōu)。變電所、電纜等電力設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)選用還需考慮專用線運(yùn)輸貨物對電力設(shè)施的影響，如:運(yùn)煤專用線對電力設(shè)施污穢的影響;沿海專用線對電力設(shè)施腐蝕的影響等。
4專用線站電源工程的系統(tǒng)設(shè)計(jì)由于專用線的產(chǎn)權(quán)屬于業(yè)主，專用線設(shè)計(jì)單位與業(yè)主在專用線附近的其他工程(如運(yùn)煤專用線的儲運(yùn)煤系統(tǒng))通常不是一家設(shè)計(jì)單位，因此其電源工程應(yīng)建議業(yè)主統(tǒng)籌考慮，避免重復(fù)投資。如上述案例:鐵路專用線A2、A3為煤炭集運(yùn)站［10］，裝車能力為5000t/h，儲煤場為全封閉儲煤場，煤為自卸(側(cè)卸)汽車來煤，儲煤場中儲煤和回煤全部采用帶式輸送機(jī)運(yùn)輸。當(dāng)其規(guī)模很大時，其儲運(yùn)裝系統(tǒng)總安裝設(shè)備總?cè)萘考s為14300kW，計(jì)算負(fù)荷8200kW;當(dāng)其規(guī)模較小時，其儲運(yùn)裝系統(tǒng)計(jì)算負(fù)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。由于專用線用電計(jì)算負(fù)荷約100～500kW。因此，鐵路專用線電源工程的方案應(yīng)納入集運(yùn)站儲運(yùn)裝系統(tǒng)電源工程統(tǒng)籌考慮。
結(jié)論
鐵路專用線的供電方案應(yīng)充分考慮專用線類型、投資方、運(yùn)營管理類型、接軌站等外部因素。首先確定專用線供電系統(tǒng)與既有鐵路供電系統(tǒng)、專用線整體外部電源工程的合理界面;根據(jù)中斷停電在經(jīng)濟(jì)上造成損失、影響鐵路運(yùn)輸秩序的重要性確定通信信號合理的負(fù)荷等級;根據(jù)投資和運(yùn)營管理規(guī)程，認(rèn)真分析通信信號自備后備電源與單獨(dú)接引電源方案的比較，同時還要充分征求業(yè)主和委管鐵路局的意見，設(shè)計(jì)方案中充分考慮運(yùn)營維護(hù)的影響，確定適宜的供電標(biāo)準(zhǔn)。綜上所述，鐵路專用線的供電方案既要考慮供電系統(tǒng)的安全可靠性，還應(yīng)著重考慮其經(jīng)濟(jì)性和業(yè)主需求。
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