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鐵路通信電源的現(xiàn)狀

2007/1/19 12:00:57   電源在線(xiàn)網(wǎng)
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 鐵路通信電源是鐵路通信設(shè)備正常運(yùn)行的“心臟”。它是構(gòu)成各種通信手段必不可少的組成部分,對(duì)確保通信質(zhì)量具有重要的影響,因?yàn)橥ㄐ旁O(shè)備發(fā)生故障是局部的,而通信電源的故障,影響面會(huì)更大。鐵路通信系統(tǒng)的故障,不僅影響公務(wù)聯(lián)絡(luò),更嚴(yán)重的是會(huì)影響列車(chē)運(yùn)行,造成國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重大損失。因此鐵路通信電源歷來(lái)受到有關(guān)部門(mén)的重視,鐵道部先后制定了有關(guān)通信電源的技術(shù)要求和相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范,并加強(qiáng)了技術(shù)管理;系統(tǒng)和設(shè)備隨著技術(shù)的進(jìn)步不斷完善和提高,現(xiàn)將鐵路通信電源系統(tǒng)及特點(diǎn)介紹如下。

  鐵路通信電源是獨(dú)立的供電系統(tǒng),由外供交流供電系統(tǒng)和直流供電系統(tǒng)構(gòu)成。其外供交流電源由兩部分組成:其一是從鐵路地區(qū)變、配電所、鐵路專(zhuān)用專(zhuān)盤(pán)專(zhuān)線(xiàn)電源、電力貫通線(xiàn)電源、自動(dòng)閉塞電力線(xiàn)電源及地方電源接引的外供交流電源:其二是指自備發(fā)電電源。v   在鐵路沿線(xiàn),每隔一般為40~60km設(shè)置的10KV配電所,用于為自動(dòng)閉塞電力線(xiàn)路和電力貫通線(xiàn)供電! ≡阼F路干線(xiàn)、運(yùn)輸較繁忙的支線(xiàn)均建有電力貫通線(xiàn)路;在自動(dòng)閉塞區(qū)段除建有電力貫通線(xiàn)外,還建有自動(dòng)閉塞電力線(xiàn)路。自動(dòng)閉塞電力線(xiàn)路是為鐵路自動(dòng)閉塞信號(hào)設(shè)備供電的專(zhuān)用電源,鐵路中間站的通信設(shè)備也由此供電。

  電力貫通線(xiàn)路為沿線(xiàn)各車(chē)站與行車(chē)有關(guān)的小容量負(fù)荷的主供電源,是自動(dòng)閉塞線(xiàn)路供電的備用電源! ¤F路通信網(wǎng)分樞紐及以上通信設(shè)備均被列為一級(jí)負(fù)荷;分樞紐以下電源室和中間站通信機(jī)械室為二級(jí)負(fù)荷。

  一級(jí)負(fù)荷的供電標(biāo)準(zhǔn)是:從兩個(gè)不同的變電所各引一路或從不同的母線(xiàn)段引出兩路供電。因此分樞紐及以上通信設(shè)備是由兩路可靠交流電源供電的;分樞紐以下由一路可靠交流電源供電,當(dāng)其附近有第二路交流電源時(shí),采用兩路交流電源供電。

  鐵路通信自備發(fā)電電源一般采用油機(jī)發(fā)電機(jī)組,對(duì)滿(mǎn)足日照要求或風(fēng)速要求的地區(qū),采用太陽(yáng)能或風(fēng)力發(fā)電電源作為備用電源也是一種可行的方案,但其一次性投資較高。

  自備交流發(fā)電機(jī)組,隨著技術(shù)的進(jìn)步,目前均采用具有自動(dòng)投入,自動(dòng)撤出,自動(dòng)補(bǔ)給性能的設(shè)備,此外還必須具有標(biāo)準(zhǔn)化接口和通信協(xié)議,以完成其遙信、遙測(cè)和遙控功能,達(dá)到少人維護(hù)、無(wú)人值守的目的。

  自備發(fā)電機(jī)組的設(shè)置是保證對(duì)通信設(shè)備不間斷供電的唯一可靠措施,尤其是對(duì)災(zāi)害造成的故障,其中斷時(shí)間很難確定。所以鐵路通信站均要求配置自備發(fā)電機(jī)組;中間站通信機(jī)械室每2~4個(gè)站配置1臺(tái)機(jī)動(dòng)式發(fā)電機(jī)組,故障時(shí),由通信工區(qū)攜帶至故障地點(diǎn)使用,以確保供電的可靠性,同時(shí)可減少蓄電池組的備用時(shí)間,從而降低蓄電池的容量。

  自備交流發(fā)電機(jī)組的容量,按滿(mǎn)足通信設(shè)備用交流功率、直流電源的浮充功率、蓄電池組的充電功率、通信站主機(jī)房?jī)?nèi)應(yīng)提供保證照明的功率、保證空調(diào)的功率及其他必須保證的用電功率。

  保證照明一般接實(shí)際情況計(jì)算、無(wú)資料時(shí),除主機(jī)房的照明予以保證外,其余房屋的照明功率可按其30%~50%估算。

  電源系統(tǒng)的可靠性是由交流供電系統(tǒng),直流供電系統(tǒng)的可靠性共同組成,研究資料表明,交流供電系統(tǒng)的可靠性占系統(tǒng)總可靠性指標(biāo)的65%,因此,提高交流供電可靠性最為重要。

  鐵路通信電源的直流供電系統(tǒng)由整流設(shè)備、直流配電設(shè)備及蓄電池組組成。其供電方式采用直流集中供電連續(xù)浮充制,將整流設(shè)備與蓄電池組不分晝夜地并聯(lián)浮充供給通信設(shè)備直流電源,同時(shí)供給蓄電池組自放電的補(bǔ)充充電電流。采用這種供電制度、蓄電池組效率高,壽命長(zhǎng),可靠性強(qiáng),是首選的供電方式。鐵路直流供電基礎(chǔ)電壓定為-48V。其他種類(lèi)電壓:如-12V,-6V,-24V等或交流220V,當(dāng)其負(fù)荷量較小時(shí),可通過(guò)變換器或逆變器獲得,特大通信樞紐(一般可按交換系統(tǒng)容量大于5萬(wàn)門(mén))采用分散供電方式,具有減小電源線(xiàn)壓降,減少故障影響面等優(yōu)點(diǎn),隨著鐵路通信網(wǎng)走向市場(chǎng)、大容量的通信樞紐會(huì)有所增加,分散供電方式會(huì)得到更多的采用。

  采用高頻開(kāi)關(guān)技術(shù)的整流設(shè)備,具有體積小,重量輕,模塊化結(jié)構(gòu),擴(kuò)容方便,并且效率高、功率因數(shù)高,允許輸入交流電壓變動(dòng)幅度大,穩(wěn)壓精度高、噪聲低等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)取代相控電源,在鐵路通信電源系統(tǒng)業(yè)已得到廣泛的應(yīng)用。

  閥控式密封蓄電池具有體積小,比能量大,污染少,使用維護(hù)簡(jiǎn)便,可臥置疊放,可與通信設(shè)備同置一室,節(jié)省工程投資等優(yōu)點(diǎn),已被定為應(yīng)用于通信電源系統(tǒng)的首選電池。其中貧液式電池因其內(nèi)阻小,產(chǎn)品一致性和均一性好,更具有優(yōu)越性。

  對(duì)蓄電池組采用低壓恒壓充電方式在國(guó)際、國(guó)內(nèi)已得到普遍應(yīng)用,其優(yōu)點(diǎn)是可以延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命,提高供電質(zhì)量,簡(jiǎn)化直流供電線(xiàn)路。鐵道部業(yè)已推行低壓恒壓浮充制供電方式,其原理與維護(hù)基本上同“連續(xù)浮充制”。不同之處在于浮充電壓從原來(lái)的(2.18±0.02)V,提高到2.3V,外供交流電源停電后,由蓄電池放電;交流恢復(fù)供電后,仍以每塊蓄電池端電壓2.3V進(jìn)行“在線(xiàn)式”浮充,即帶負(fù)荷充電。其優(yōu)點(diǎn)是在保證蓄電池不虧電的情況下延長(zhǎng)其使用壽命,并具有簡(jiǎn)化操作、便于維護(hù)、提高供電質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。

  近來(lái),新型高能閥控蓄電池(又稱(chēng)鉛布電池)引起業(yè)內(nèi)的關(guān)注。它是在原閥控電池的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種改進(jìn)型電池,其工作原理與閥控電池相同,其關(guān)鍵技術(shù)在于采用新的電池材料,先進(jìn)的電池結(jié)構(gòu)和新的生產(chǎn)工藝,主要包括以下幾方面:

  1采用特殊工藝制造的同軸復(fù)合鉛絲紡織的絲網(wǎng)為板柵,取代了傳統(tǒng)電池中重力澆鑄金屬板柵;

  2在同一塊絲網(wǎng)上分別涂上正極鉛膏和負(fù)極鉛膏,中間以未涂膏的絲網(wǎng)連接,構(gòu)成雙極性極板;

  3雙極性極板交錯(cuò)疊放,根據(jù)不同的電壓與容量要求,組成不同的極群,省去單體電池之間的連接件;

  4極群用鼠籠壓緊,形成緊裝配;

  5極板水平放置;

  6在涂板的鉛膏中加入適量氧化劑和其他添加劑;

  7取消傳統(tǒng)電池生產(chǎn)過(guò)程中的固化和干燥工序;

  8電池采用內(nèi)化成,取消傳統(tǒng)電池生產(chǎn)過(guò)程的化成工序;

  采用以上新材料、新結(jié)構(gòu)和新工藝后,新型高能閥控電池具有以下優(yōu)越性能:

  1放電功率大、充電更迅速。

  由于結(jié)構(gòu)的改變,采用多股縱向平行鉛絲連接,電流分布均勻,降低了電池內(nèi)阻,使充電更迅速;一般閥控電池100%深放電后,需30小時(shí)左右才能再充足,而鉛布電池需4小時(shí)左右。

  2循環(huán)壽命長(zhǎng)

  由于鉛布電池的板柵是由同軸鉛絲編織而成,同軸鉛絲的內(nèi)芯是多股玻璃纖維,因此其強(qiáng)度大,而不需在鑄造板柵的鉛中加入其他金屬,從而防止了由于其他金屬加入而造成的板柵腐蝕。鉛布電池采用高純度電解鉛,大大提高了電池的壽命。

  3重量輕

  因玻璃纖維作內(nèi)芯的同軸鉛絲所編織的鉛布與傳統(tǒng)的板柵相比,其材料鉛的用量減少67%以上,與結(jié)構(gòu)上其他改進(jìn)綜合考慮,其重量減輕了25~50%,能量重量比提高了50%。

  4性能更可靠、更均衡由于取消了固化、干燥和化成等工序,簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝,更便于自動(dòng)化裝配,使得產(chǎn)品性能更易均衡和可靠。

  此外,還具有安全性更高,維護(hù)量更小等優(yōu)點(diǎn)。目前,國(guó)內(nèi)已有武漢銀泰科技股份有限公司的產(chǎn)品問(wèn)世,并用于電信行業(yè)。

  近幾年隨著光纜數(shù)字通信系統(tǒng)和數(shù)字分插設(shè)備在鐵路中間站的應(yīng)用,對(duì)通信電源提出了新的要求。鐵路中間站數(shù)量多,大都分散在偏僻地區(qū),其交流電壓波動(dòng)范圍大,供電質(zhì)量較差,地點(diǎn)交流220V波動(dòng)范圍竟達(dá)±30%,停電頻繁,維修技術(shù)力量薄弱。為滿(mǎn)足鐵路通信的要求,必須對(duì)其進(jìn)行改造。

  首先是交流供電采用自動(dòng)閉塞電源為主用,電力貫通線(xiàn)為備用的方式,改善其交流供電可靠性,并提高了交流供電質(zhì)量。繼而研制鐵路中間站電源柜,為通信設(shè)備供電。

  鐵路中間站通信電源柜由交流配電單元,直流配電單元,高頻開(kāi)關(guān)整流模塊及閥控式鉛酸蓄電池組組成。整流模塊的容量一般為5A、10A、16A,采用一主一備,或2主1備負(fù)荷均擔(dān)方式運(yùn)行。蓄電池組一般為100AH。上述設(shè)備集成于一機(jī)柜中,以直流-48V對(duì)中間站通信設(shè)備供電。

  考慮到兩次交流停電間隔時(shí)間的不可預(yù)見(jiàn)性,交流停電后要求有人值守,工區(qū)維修人員在8小時(shí)內(nèi)攜帶機(jī)動(dòng)式發(fā)電機(jī)組到現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)。蓄電池組的低電壓予告警值可根據(jù)維修人員到達(dá)時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)設(shè)置,并能自動(dòng)發(fā)出可見(jiàn)可聞告警信號(hào)。

  幾年來(lái)的實(shí)踐證明,這種鐵路中間站電源柜滿(mǎn)足了中間站通信設(shè)備的需要,已有路內(nèi)、路外廠家的定型產(chǎn)品,經(jīng)過(guò)入網(wǎng)檢測(cè)投入使用。

  綜上所述,近十年來(lái),用高頻開(kāi)關(guān)電源取代相控電源,用閥控式密封鉛酸蓄電池組代替防酸式蓄電池,用計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控代替人工控制,是目前通信電源的發(fā)展潮流,鐵路通信電源系統(tǒng)從體制、規(guī)范、維護(hù),產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)等方面不斷納入新技術(shù)、新產(chǎn)品,為鐵路通信奠定了基礎(chǔ)。隨著鐵路通信管理體制的改革,鐵通網(wǎng)絡(luò)將成為面向路內(nèi)、路外經(jīng)營(yíng)服務(wù)的通信網(wǎng),將對(duì)通信電源提出更高的要求,以滿(mǎn)足鐵路通信走向市場(chǎng)的需要。
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