信号电源屏空气开关容量的计算方法

2014-01-01吴婧

铁道通信信号 2014年12期

吴婧

近期，据乌鲁木齐铁路局相关人员反映，在其管辖范围内的多条铁路中，出现供电电源侧与电务负荷侧开关容量不匹配的问题，即变电所信号电源空气开关、信号机械室配电盘空气开关及电源屏输入端空气开关的容量，不满足《铁路信号设计规范》第12.2.7条规定：“信号设备断路器的设置应能满足对设备进行分级防护的要求”。

1 原因分析

经多方分析，之所以出现上述问题是因为电力专业和信号电源屏供应商计算空气开关容量时，所依据的产品标准或技术规范不同。信号电源屏供应商参考《客运专线铁路信号产品标准 (暂行)铁路信号电源屏》进行设置，具体要求为“按照被保护电路的额定容量、负载性质以及选择性配合，来确定断路器的额定保护电流和延时特性，输入三相电源还应考虑负载不平衡度的因素。断路器额定保护电流的容量选择，输入回路为额定电流的1.5～2倍，输出回路为额定电流的1.4～1.6倍”。而电力专业依据《电力设计规范》进行设计，整定电流大约为额定电流的1.2～1.5倍。

2 目前现状

电力专业在施工图设计初期，是根据信号专业提供的信号设备总功率计算配电盘空开容量后，再放大一级作为变电所空开容量。如果本站信号设备总功率不变，则配电盘及变电所空开容量基本确定，电力专业以此为依据进行后续施工图设计。而信号电源屏输入侧的空开容量，只有待施工招标确定电源屏供应商后才能计算。故两家有可能因为计算方法不同，导致空开容量在选择上出现级别不匹配的现象。

3 不同的计算方法

目前铁路行业存在津宇嘉信、北京康达、鼎汉等多家信号电源屏生产供应商，而各个供应商针对信号电源屏输入侧空气开关容量的计算方法却不尽相同。现以南疆铁路库尔勒至阿克苏增建二线的喀拉玉尔滚车站 (45kVA)为例，详细分析如下。

3.1 津宇嘉信的计算方法

运用电流计算公式，并考虑负载不平衡系数，计算电源屏输入侧空气开关的容量。即I=P/U=45000/3/220=68.2 A。考虑负载不平衡度的因素，输入回路为额定电流的1.5～2倍，则：I=68.2×(1.5～2) =102.3～136.4 A。因空气开关型号仅有 63 A、80 A、100 A、125 A、160 A等型号，故取：I=125 A。

3.2 北京康达的计算方法

通过信号设备用电量表，按照不同电源种类分别计列，并将三相电源进行分劈，尽量将额定电压种类相同的电源分配在同一相位中，最后分别计算三相电源的电流。喀拉玉尔滚站信号设备用电量表如表1所示，其中交流转辙机电源单独设置。

表1 喀拉玉尔滚站信号设备用电量表

根据表1，将同相位的电流相加，计算出每相电源的电流，即：IA相=44 A;IB相=42 A;IC相=58 A。

考虑负载不平衡度的因素，输入回路为额定电流的1.5～2倍，按照最大电流 (C相)进行计算：则：I=58× (1.5～2) =87～116 A，取 I=100 A。

3.3 鼎汉的计算方法

利用电源电压下降至175 V及任何一相电源下降15%时，计算电源屏必须保证的输出功率及输入电流。

电源屏实际功率 (每相)P1=W1/X，其中W1为输出功率;X为电源相数。

当电源电压下降至175 V时，电源屏必须保证输出功率P2=220×P1/175;

当某一相电源下降15%时，电源屏必须保证输出功率P3=1.15×P2。

将输出功率变换为输出电流I1=P3/220。

I1按照空气开关系列，往上选择最近的空气开关容量，做为电源屏的空气开关容量I。

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

I1=21686/220=98.6 A，按照空气开关系列，选择最近的空气开关容量作为电源屏的空气开关容量，则I取100 A。

3.4 电力专业计算方法

严格按公式计算，并浮动一定的系数。即：I=45000/3/220=68.2 A，考虑1.3倍的不平衡系数，I=68.2×1.3=88.66 A，取I=100 A。

4 归纳总结

综上所述，针对喀拉玉尔滚车站而言，津宇嘉信计算电源屏输入侧空开容量为125 A、北京康达和鼎汉计算为100 A，电力专业计算为100 A。然而，按照信号及电力设计规范的要求，电力专业计算的配电箱处空开的容量必须大于信号电源屏输入侧空开的容量，即：若电源屏供应商为津宇嘉信 (电源屏输入空开为125 A)，则配电盘至少采用160 A的空开;若电源屏供应商为北京康达或鼎汉，则配电盘至少采用100A的空开;变电所的空开容量比配电盘空开再大一级。如此设计，才能满足信号设备分级防护的要求。换言之，若信号设备用电量超负荷，则信号电源屏输入空开先切断电源，再由电力信号分界配电箱断电，最后才是变电所信号电源专用开关断电，由此可以将影响范围控制到最小。

5 解决办法

仍以喀拉玉尔滚车站为例，首先，在开放施工图设计后，信号专业根据喀拉玉尔滚车站平面图，分别计算本站各种设备类型的用电量 (例如信号点灯电源、轨道电路电源、电码化电源等等)，并根据计算出的总用电量，估算电源屏输入端的空气向电力专业提供总用电量 (45 kVA)和估算的电源屏空气开关容量 (100 A);其次，电力专业根据总用电量，同时考虑三相平衡、瞬间电压等因素后，计算配电盘的空气开关容量 (125 A)，并向信号专业返回资料;最后，待电源屏供应商招标确定后，在信号专业与其设计联络时，提供之前电力专业输入的资料，要求电源屏厂家设置电源屏输入端的空气开关容量必须小于配电盘的空气开关容量(125 A)，即要求电源屏输入空气开关采用100 A以下的空气开关。若个别车站有异议，应立即联系电力专业进行调整，尽量合理地完善开关容量的定值，以满足信号设备分级防护的要求。