趙 欣

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300251)

1 鐵路專用線的概況

鐵路專用線是指由企業(yè)或者其他單位管理的與國家鐵路或者其他鐵路線路接軌的岔線，其與地方鐵路、合資鐵路主要區(qū)別在于投資和管理主體。鐵路專用線主要為本企業(yè)內(nèi)部運(yùn)輸服務(wù)的，鐵路專用線長度一般不超過30 km。

鐵路專用線的分類有多種類型［1］。按投資主體可為:國企、股份公司、私人企業(yè)等;按牽引類型可分為:內(nèi)燃鐵路、電力牽引鐵路;按運(yùn)輸貨物類型可分為:運(yùn)輸煤炭、礦石、木材等其他貨物。

鐵路專用線的管理一般委托所在鐵路局管理。

2 用電負(fù)荷的分析

鐵路專用線的用電負(fù)荷主要分布在國鐵接軌站［2］、裝車站和區(qū)間。由于專用線較短，區(qū)間負(fù)荷一般只有通信設(shè)備和隧道照明，原則上無信號(hào)設(shè)備。接軌站一般只有接建(新建)的信號(hào)樓或既有信號(hào)樓內(nèi)通信信號(hào)設(shè)備增容;專用線站有通信信號(hào)設(shè)備、給排水設(shè)備、站場照明等其他機(jī)械用電設(shè)備。

由于鐵路專用線沒有專門的設(shè)計(jì)規(guī)范，考慮其運(yùn)營管理的特殊性，因此，其用電負(fù)荷的劃分應(yīng)執(zhí)行《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50052—2009)［3］，并參照《鐵路電力設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10008—2006)［4］。為此，對于站間自動(dòng)閉塞方式的信號(hào)、通信負(fù)荷為二級負(fù)荷，自動(dòng)閉塞方式的信號(hào)負(fù)荷為一級負(fù)荷。對于自動(dòng)閉塞方式的通信負(fù)荷為一級負(fù)荷還是二級負(fù)荷則應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)分析。

如:某專用線工程供電示意見圖1，B1、B2站位為既有Ⅰ級干線鐵路，A1～A4站為專用線的車站，其中根據(jù)運(yùn)輸需求，A1～A2車站間為雙線鐵路，信號(hào)采用自動(dòng)閉塞，其余為單線鐵路，信號(hào)采用自動(dòng)站間閉塞方式，部分區(qū)段為預(yù)留。

圖1 專用線供電示意

在該工程中，A1～A2車站區(qū)間的通信負(fù)荷若簡單參照《鐵路電力設(shè)計(jì)規(guī)范》負(fù)荷等級具體分類中的“自動(dòng)閉塞區(qū)段通信設(shè)備為I級負(fù)荷”應(yīng)為Ⅰ級負(fù)荷。但經(jīng)詳細(xì)分析，《鐵路電力設(shè)計(jì)規(guī)范》敘述的“自動(dòng)閉塞區(qū)段”通常指長大干線鐵路，其通信設(shè)備停電后導(dǎo)致行車運(yùn)營異常，其嚴(yán)重性和社會(huì)影響很大;進(jìn)而按照《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》和《鐵路電力設(shè)計(jì)規(guī)范》關(guān)于負(fù)荷等級劃分原則進(jìn)行分類，由于專用線長度較短，其自動(dòng)閉塞區(qū)段通信設(shè)備停電后造成的嚴(yán)重性和社會(huì)影響較長大干線小很多，可將專用線自動(dòng)閉塞區(qū)段通信負(fù)荷確定為Ⅱ級負(fù)荷。

因此，應(yīng)詳細(xì)分析鐵路專用線的通信信號(hào)負(fù)荷的等級劃分，為制定適宜技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和控制工程投資奠定基礎(chǔ)。

3 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(hào)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(hào)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(hào)(特別為二級負(fù)荷時(shí))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(shí)，二級負(fù)荷亦宜接引兩路電源。

4 供電方案

4.1 接軌站

接軌站通信信號(hào)設(shè)備供電方案原則上同既有模式。對于在既有信號(hào)樓內(nèi)增加通信信號(hào)設(shè)備時(shí)，根據(jù)通信信號(hào)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(hào)樓時(shí)，電力專業(yè)原則按既有鐵路通信信號(hào)供電方案和供電標(biāo)準(zhǔn)，單獨(dú)設(shè)置10/0.4 kV變電所并納入電力遠(yuǎn)動(dòng)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(shí)，征求供電公司和鐵路局意見后，可接引鐵路電源，同時(shí)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(gè)。

如上例所述工程，在A1站中若無除通信信號(hào)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(hào)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。

4.2 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 5～7 km)或無線通信(區(qū)間負(fù)荷間距約15 km)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27.5/0.23 kV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10 kV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(gè)別信號(hào)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(shí)，配置3～4 h后備電源;一路外部電源時(shí)，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(gè)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10 kV貫通線，并自A2站配電所單獨(dú)饋出一路10 kV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10 kV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(shí)，另一路電源不應(yīng)同時(shí)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(shí)，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(shí)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(dòng)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?，提出推薦意見，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(shí)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(shí)，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10 kV電源，A1站具有接引電源條件，但無通信信號(hào)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(shí)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(huì)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(shí)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。

4.3 專用線站

(1)信號(hào)設(shè)備的供電

專用線站的信號(hào)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(hào)設(shè)備供電中，最重要的是信號(hào)聯(lián)鎖設(shè)備［9］。對于信號(hào)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(hào)復(fù)位工作。

經(jīng)過上述分析，信號(hào)設(shè)備供電應(yīng)盡量接引兩路電源，并需滿足兩路電源0.15 S的切換時(shí)間要求。當(dāng)專用線設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較高時(shí)，信號(hào)電源屏也可配置30 min的UPS。綜上所述，對于二級負(fù)荷的信號(hào)設(shè)備供電，其供電方式根據(jù)裝車站外部電源情況、信號(hào)電源屏是否配置UPS、工程投資綜合確定，有條件時(shí)接引兩路高壓電源。對于只能接引一路高壓電源時(shí)，可接引兩路低壓電源，以部分提高信號(hào)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10/0.4 kV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。

4.4 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(chǔ)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5 000 t/h，儲(chǔ)煤場為全封閉儲(chǔ)煤場，煤為自卸(側(cè)卸)汽車來煤，儲(chǔ)煤場中儲(chǔ)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(shí)，其儲(chǔ)運(yùn)裝系統(tǒng)總安裝設(shè)備總?cè)萘考s為14 300 kW，計(jì)算負(fù)荷8 200 kW;當(dāng)其規(guī)模較小時(shí)，其儲(chǔ)運(yùn)裝系統(tǒng)計(jì)算負(fù)荷亦約為2 200 kW。為此，外部電源工程均為新建雙電源35/10 kV變電所。

由于專用線用電計(jì)算負(fù)荷約100～500 kW。因此，鐵路專用線電源工程的方案應(yīng)納入集運(yùn)站儲(chǔ)運(yùn)裝系統(tǒng)電源工程統(tǒng)籌考慮。

5 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(hào)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(hào)自備后備電源與單獨(dú)接引電源方案的比較，同時(shí)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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