雙電源轉(zhuǎn)換問題分析與對(duì)策

1、近年來，隨著我國鐵路事業(yè)日新月異的迅猛發(fā)展，行車速度不斷提高，對(duì)鐵路通信信號(hào)等一級(jí)負(fù)荷供 電可靠性的要求也越來越高，一旦電源側(cè)出現(xiàn)故障，勢(shì)必嚴(yán)重影響行車，造成國民經(jīng)濟(jì)較大損失。我國現(xiàn)行鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范要求通信信號(hào)等一級(jí)負(fù)荷應(yīng)有兩路電源，分別供電至用電設(shè)備或低壓雙電 源切換裝置處，目前設(shè)計(jì)中一般均由車站自動(dòng)閉塞、貫通變壓器低壓側(cè)各引一路電源至用電設(shè)備處雙 電源切換箱，自雙電源切換箱下口饋出至負(fù)荷，在此供電系統(tǒng)中，雙電源切換裝置作為兩路電源的轉(zhuǎn) 換點(diǎn)對(duì)能否保證可靠供電起著關(guān)鍵作用。但目前在設(shè)計(jì)、使用中對(duì)如何選用雙電源切換裝置、雙電源 切換裝置在不同配電系統(tǒng)中的設(shè)置、類型的選用以及管理等方面，還存在很多

2、值得深入探討的問題。l雙電源轉(zhuǎn)換的發(fā)展現(xiàn)狀我國工程領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)雙電源切換有四種模式，即兩接觸器型、兩斷路器型、勵(lì)磁式專用轉(zhuǎn)換開關(guān)和 電動(dòng)式專用轉(zhuǎn)換開關(guān)。最初設(shè)計(jì)均為兩接觸器型，它是由兩臺(tái)接觸器搭接而成的簡(jiǎn)易電路，這種方式 因其機(jī)械聯(lián)鎖不可靠、容易產(chǎn)生溫升發(fā)熱、觸點(diǎn)粘結(jié)、線圈燒毀，在目前工程中應(yīng)用越來越少，接近 淘汰;第二為兩斷路器式（CB級(jí)），這種雙電源轉(zhuǎn)換電路由兩斷路器搭接而成，另配機(jī)械聯(lián)鎖裝置，同 時(shí)具有短路、過電流保護(hù)功能，但是這種模式機(jī)械聯(lián)鎖不太可靠，多用于計(jì)算電流較大的場(chǎng)所；第三 采用勵(lì)磁式專用轉(zhuǎn)換開關(guān)，它由勵(lì)磁式接觸器外加控制器構(gòu)成一個(gè)整體裝置，機(jī)械聯(lián)鎖可靠，轉(zhuǎn)換時(shí) 由電磁線圈產(chǎn)生吸引

3、力來驅(qū)動(dòng)開關(guān)，速度快。第四由電動(dòng)式開關(guān)構(gòu)成，其主體為負(fù)荷隔離開關(guān)，作為 機(jī)電一體式開關(guān)電器，轉(zhuǎn)換由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)換平穩(wěn)迅速，且具有過0位功能（PC級(jí)）。按GB/T 14048.11的規(guī)定：雙電源切換裝置可分為PC級(jí)或CB級(jí)兩個(gè)級(jí)別。PC級(jí)：能夠接通、 承載、但不用于分?jǐn)喽搪冯娏?CB級(jí)：配備過電流脫扣器，主觸頭能夠接通并用于分?jǐn)喽搪冯娏鳌?現(xiàn)行設(shè)計(jì)中有關(guān)爭(zhēng)議目前設(shè)計(jì)中關(guān)于雙電源切換裝置的爭(zhēng)議和誤區(qū)主要有以下幾點(diǎn)1）CB級(jí)、PC級(jí)雙電源轉(zhuǎn)換裝置如何選用;2）雙電源轉(zhuǎn)換裝置選擇三極開關(guān)還是四極開關(guān);3）雙電源轉(zhuǎn)換裝置選擇兩位式還是三位式；4）雙電源轉(zhuǎn)換裝置是否可作為隔離電器使用；5）雙電源轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)

4、換時(shí)間的確定；下面將針對(duì)這些問題展開討論，以期找到適用于鐵路通信信號(hào)供電系統(tǒng)的解決之道。3鐵路設(shè)計(jì)的對(duì)策配電系統(tǒng)的特點(diǎn)和負(fù)荷的需要是設(shè)計(jì)中如何選擇雙電源切換的型式及各種參數(shù)的根本，顯然，接 通與分?jǐn)嗄芰εc系統(tǒng)負(fù)載的自身特性及操作頻繁度關(guān)系甚大，在設(shè)計(jì)中需酌情分析。國標(biāo) GB/T14048.11-2002按其不同用途規(guī)定了相應(yīng)的使用類別（表1）。表9雙電源切換的使用類別電流使用類別典型用途性質(zhì)頻繁操作不頻繁操作交流AC- -31A AC 33AM35AH3SAAC31BAC33BAC35BAC- 36B無感或徵感負(fù)載 電動(dòng)機(jī)魚載或包含電動(dòng)機(jī) 電阻負(fù)載和30%以下白熾燈 魚載的混合使載 放電燈食.

5、載 白熾燈負(fù)藏直流DCJIADC -33ADC 36A1 DC31B DC -33B DC -3dB電阻負(fù)載電動(dòng)機(jī)負(fù)裁或包含電動(dòng)機(jī)的混合負(fù)戴白熾燈員載鐵路通信信號(hào)負(fù)荷均為感性負(fù)載，同時(shí)由于為通信信號(hào)供電的高壓側(cè)10kV自閉線路、貫通線路 分別設(shè)有備自投及重合閘裝置，除計(jì)劃?rùn)z修外停電次數(shù)較少，比較可靠，因此在一般車站應(yīng)選用針對(duì) 感性負(fù)載不頻繁操作的雙電源切換裝置?；驹瓌t確定后，針對(duì)上一章所提問題逐一分析如下：1）如何選擇Pc級(jí)和CB級(jí)兩類轉(zhuǎn)換裝置CB級(jí)本身帶熱磁保護(hù)，它的主觸頭能夠接通并用于分?jǐn)喽搪冯娏?。選擇CB級(jí)時(shí)，只要求自動(dòng)轉(zhuǎn) 換裝置的執(zhí)行斷路器選擇正確，即符合下列條件：低壓斷路器額定分?jǐn)?/p>

6、電流（有效值）大于該處的預(yù) 期最大短路電流值（有效值）；低壓斷路器選型與上下級(jí)出線回路低壓斷路器選型配合滿足配電保護(hù) 選擇性要求。PC級(jí)只有電源轉(zhuǎn)換功能，沒有短路及過載保護(hù)功能。額定電流小于等于250A的自動(dòng)轉(zhuǎn) 換開關(guān)，其額定短時(shí)耐受電流有效值（1s）一般在512kA左右；因此設(shè)計(jì)中需要根據(jù)整個(gè)低壓配電系 統(tǒng)的情況和場(chǎng)合，負(fù)荷的要求具體分析，客觀選擇。實(shí)際應(yīng)用中，在配電箱、柜內(nèi)，CB級(jí)前端可只設(shè)置隔離電器或隔離開關(guān)，不必再設(shè)短路保護(hù)電 器;而PC級(jí)前端就需要設(shè)置短路保護(hù)電器，且配電箱、柜內(nèi)出線回路上的MCB還需要與前端設(shè)置的 MCB有級(jí)聯(lián)配合的要求。需要注意的是CB級(jí)轉(zhuǎn)換裝置會(huì)產(chǎn)生因保護(hù)功能所

7、引發(fā)的一系列問題：（1）增加了保護(hù)的級(jí)數(shù)，需要確保與上、下級(jí)之間的選擇性。（2）由于雙電源轉(zhuǎn)換的動(dòng)作輸入信號(hào)是取自電源進(jìn)線的上口，當(dāng)正常電源的電壓或頻率都正常時(shí)， 斷路器因過流而脫扣造成負(fù)載失電，轉(zhuǎn)換裝置并不會(huì)動(dòng)作。從這個(gè)角度說，CB級(jí)的保護(hù)功能，在系 統(tǒng)的運(yùn)行中是不利的。但在短路容量大的配電系統(tǒng)中，CB級(jí)有一定的優(yōu)勢(shì)。2）選擇三極開關(guān)還是四極開關(guān)對(duì)于三極和四極開關(guān)的選用，一般認(rèn)為對(duì)同一類型、同容量的電源之間，如兩個(gè)公用電網(wǎng)、兩個(gè) 發(fā)電機(jī)組等這些零線不切斷的或共零線的電源可用三極；對(duì)于不同制式的電源之間的自動(dòng)轉(zhuǎn)換和具有 諧波電流較大影響的須用四極;另兩個(gè)不同容量的電源之間的轉(zhuǎn)換應(yīng)使用四極，因?yàn)?/p>

8、在各自的零線上 都有不同的零序電壓存在，如零線不斷開將會(huì)形成環(huán)流，對(duì)電器設(shè)備危害很大。針對(duì)鐵路通信信號(hào)供電的兩路電源分別為10kV自閉線、貫通線，一般均來自沿線10kV鐵路配電 所，其上級(jí)電源為地方公用電網(wǎng)，因此屬于同一類型電源，在應(yīng)用中沒有特殊情況選用三極開關(guān)即可。3）選擇兩位式還是三位式開關(guān)雙電源轉(zhuǎn)換裝置在轉(zhuǎn)換過程中，有一次動(dòng)作到位（兩位式），還有在中間有一個(gè)空位（三位式）。兩 位式開關(guān)主觸頭僅有兩個(gè)工作位（正常電源位及備用電源位），其轉(zhuǎn)換動(dòng)作時(shí)間較快;三位式開關(guān)主觸 頭有三個(gè)工作位，（正常電源位、備用電源位及零位），零位時(shí)主觸頭處于空擋，因?yàn)樵O(shè)置了零位，三 位式轉(zhuǎn)換動(dòng)作時(shí)間較慢。設(shè)置“零

9、位”的主要作用是當(dāng)負(fù)載為高感抗或大電機(jī)負(fù)載時(shí)，為避免沖擊電 流做暫態(tài)停留之用?？梢哉f，兩位式比三位式有更高的可靠性。根據(jù)鐵路一級(jí)負(fù)荷的特點(diǎn)，要求兩路電源迅速轉(zhuǎn)換，且負(fù)載沖擊電流不大，所以在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量 選取兩位式開關(guān)。4）雙電源轉(zhuǎn)換裝置是否可作為隔離電器使用隔離開關(guān)必須具有以下功能：動(dòng)觸頭在斷開位置時(shí)可鎖定或可視;具有較高的額定沖擊耐受 電壓（1.25倍）；在任何情況下，極限泄漏電流不應(yīng)超過6mA。從定義可以看出，雙電源切換裝置應(yīng)用在電氣系統(tǒng)中主要目的是在一、二級(jí)負(fù)荷中完成主備用電 源的切換功能。另一方面，其自身也有檢修和維護(hù)的可能，所以雙電源切換裝置自身不能滿足隔離器 的要求，同時(shí)轉(zhuǎn)換裝置自

10、身的重要性與結(jié)構(gòu)復(fù)雜性要求有一個(gè)無電維護(hù)的條件，在其前端必須設(shè)置隔 離電器。5）雙電源轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換時(shí)間的確定不同的備用電源性質(zhì)，以及不同的負(fù)載情況，對(duì)轉(zhuǎn)換時(shí)間的要求各有不同。雙電源轉(zhuǎn)換裝置切換 時(shí)間 t=At1+At2t1轉(zhuǎn)換動(dòng)作時(shí)間t2人為延遲時(shí)間在配電系統(tǒng)運(yùn)行中同時(shí)伴隨著主觸頭間的電孤產(chǎn)生及熄滅。為了確保電孤的可靠熄滅，防止第一、 第二主觸頭的跨越電孤使正常與備用電源間發(fā)生短路。必須大于電孤存在的時(shí)間。其次，人為延時(shí)的確定原則為：下級(jí)轉(zhuǎn)換開關(guān)比上一級(jí)轉(zhuǎn)換開關(guān)的總動(dòng)作時(shí)間應(yīng)大于10個(gè)周 波（200ms）。如果正常電源與備用電源在電源側(cè)設(shè)置了聯(lián)絡(luò)斷路器，本級(jí)轉(zhuǎn)換開關(guān)的總動(dòng)作時(shí)間應(yīng) 比上級(jí)聯(lián)絡(luò)開關(guān)的延時(shí)整定互投時(shí)間大0.5s。目前生產(chǎn)條件下，轉(zhuǎn)換開關(guān)動(dòng)作時(shí)間范圍大致如下表所示。項(xiàng)目斷路器投 切型 （CB級(jí)）負(fù)荷開關(guān) 雙投型 （P鞭）按觸排雙 投型 （FC 緩）|控制保護(hù) 器投切型 （頃級(jí)）轉(zhuǎn)換動(dòng)作 niiej1.53s0.45-450.10.05s切換延時(shí)0-I.SOs可調(diào)。30可調(diào)030 可調(diào)4結(jié)束語雙電源轉(zhuǎn)換裝置應(yīng)