铁路信号供电方案的探讨.doc

铁路信号供电方案的探讨 现状 铁路专线信号电源始于上个世纪60年代，最初为单回路10kV供电，称“自闭”线。50km～70km左右设一处变配电所。变配电所之间为一个供电臂，最大负荷为3－5A左右，属于长距离送电，小负荷用电的特殊线路。由于受当时设备的限制，为了满足信号电源转换不大于150ms的要求，变配电所的供电采取了高、低、高供电的方式，就是将10kV进线电压降到0.4kV，再升压至10kV送出，在低压0.4kV侧实现配出回路的保护和转换。 单回路电源供电可靠性较低，50km～70km长的自闭线路沿铁路架设，因各种原因造成的故障率很高，当电力线路发生故障后，故障查找处理一般需要3－4个小时，长时间的一个供电臂停电，对运输的干扰是很大的，由此诱发的停车事故也是常见的。 上个世纪80年代末90年代初，为了提高信号供电的可靠性，开始增建贯通电力线路。电力贯通线路除了完成对信号的供电外，还承担了沿线通信、红外线、无电站的供电任务，贯通线的建设与自闭电力线路形成了对信号系统的可靠供电，随着快速真空开关的研制成功，变配电所的控制方式也由高－低－高改为高－高供电方式。 目前信号供电中存在的问题 在目前的信号供电中，从电源情况看，备用程度已经相当高了，但信号电源供电中断故障仍然时有发生，影响了列车的运行。 2.1信号电源屏的影响。信号电源屏在电源转换时不能满足信号运行的要求，根据TB10069-2000《铁路驼峰信号设计规范》6.3供电6.3.1.1规定：信号楼要有两路独立电源供电，两路电源的转换断电时间应不大于150ms”。但在实际运行中，两路电源在转换过程中往往小于150ms，还是不能满足信号的要求。笔者曾经在京广线某一中间站做过两路电源转换试验。试验时，车站将信号开放，排好列车进路，电源开始转换，转换时间为15ms，在转换过程中，15ms的时间仍不能保持信号的运行状态，将开放信号顶起，由绿灯变为红灯。在实际的运行中多次遇到过这种现象，并都造成了列车停车的行车事故或造成列车冒进信号的险性事故。 2.2相序继电器的影响。根据TB10069-2000设计规范，6.3供电，6.3.2“三相电源各相相序在设计中应力求平衡”。三相电源应设有错序，断相监督和报警设备。在实际运行中信号电源屏为了保证相序的一致性，在两路电源转换的条件中加装了相序继电器，做为电源能否使用的一个条件。而这类相序继电器对电源中的谐波较为敏感，当电源中谐波含量达到4％时，相序继电器将吸起，相序继电器吸起将切断信号电源屏接触器的电源，使电源无法送到电源屏上。 在实际工作中，曾经多次在京广线，石家庄至保定的两个供电臂上遇到了因谐波造成有些中间站信号楼机械室发生相序继电器启动的问题，在相序继电器启动时，现场工人到信号变压器配电箱内用相序表进行相序测试，发现三相相序翻转。电源不能送到信号电源屏上。 2.3电源污染严重，谐波含量较大 在电力系统中各种谐波源产生的谐波也对电力系统环境造成污染，影响到整个电力系统的电气环境，包括电力系统本身和广大用户，而且其污染影响的范围大，距离远，可能比一个工厂对大气环境的污染距离更远，范围更大。 谐波污染对电力设备的危害是严重的。初步归纳起来主要表现为：过负荷和发热、增加介质应力和过电压、干扰和危害以及破坏电子设备和保护控制设备的性能和正常工作。 近些年来，由于电力电子技术的发展，及其在工业和交通部门和用电设备上的广泛应用，包括大功率整流在电气化铁路的应用、电弧炉在炼钢中的应用等，使得谐波对电力设备、电力用户和通信线路等的有害影响已经十分严重，不得不认真对待和考虑了。 在原水利电力部《电力系统谐波管理暂行规定》的基础上，根据多年来对我国电力系统谐波状况的调研、测试和专题研究，以及分析国外制订谐波标准的经验，结合我国电网的具体情况，制订了我国的谐波国家标准《电能质量公用电网谐波》（GB/T14549-93），标准中规定公用电网谐波电压（相电压）的允许值，见下表 电网标称电压（kV） 电压总谐波畸变率(％) 各次谐波电压含有率(%) 奇次 偶次 0.38 5.0 4.0 2.0 6 4.0 3.2 1.6 10 35 3.0 2.4 1.2 66 110 2.0 1.6 0.8 铁路沿线的电源全部是从就近的地方电源接引，而个别的地方还有直接接引于牵引变电所的电源，这些电源有很多都含有不同程度的谐波，而从牵引变电所接引的电源谐波将更为严重。 笔者多次在供自闭、贯通用电的配电室对10kV侧电源谐波含量的进行测量。同时对信号楼供