1.1.2　知识链接

1.铁路信号电源的重要性

铁路信号电源是为铁路信号设备供电的重要设备，是铁路信号系统正常运行的保证，也是铁路运输安全运行的基本保障。由于电源不可靠，造成信号显示不正常，轻则打乱正常运输秩序，重则会导致列车脱轨、颠覆或冲突，将造成极其严重的行车事故，带来不可挽回的损失。

随着科学技术的进步和铁路的发展，铁路信号技术发生着重大变化，特别是近20多年来，为实现高速和重载运输，我国铁路积极引进新技术，大幅度提高了现代化信号装备水平。这些装备对供电质量的要求比较高，因此铁路信号供电的稳定性、可靠性和安全性对铁路运输安全生产起到越来越重要的作用。特别是高速铁路，其列车运行速度高、制动距离长、行车密度大，要保证高可靠、高安全，对于供电的要求更高。

2.铁路信号设备对供电系统的基本要求

铁路信号设备对供电系统的基本要求是可靠、稳定与安全。

1）信号电源的可靠性

可靠指的是电源必须不间断供电。铁路信号设备各不相同，使用条件各异，对铁路信号电源可靠性的要求也不尽相同，为了科学、合理、高效地进行铁路信号供电，将信号设备划分为不同的负荷等级，根据不同的电力负荷使用不同种类的电源。

（1）铁路信号设备负荷的分级

根据供电可靠性的相关要求，电力负荷被分为一级负荷、二级负荷和三级负荷。对于铁路信号设备而言，一级负荷可定义为中断供电将引起人身伤亡、主要设备损坏和造成运输秩序混乱的负荷，属于这类的负荷有调度集中、大站继电联锁、计算机联锁、自动闭塞、驼峰自动化系统、调度集中/TDCS和列控中心等。二级负荷指偶尔短时停电不会马上打乱行车计划，但停电时间长会影响运输秩序的负荷，属于这类的负荷有非自动闭塞区段的中、小站继电联锁；其余为三级负荷。

（2）铁路信号电源可靠性分类

铁路信号电源根据可靠程度分为三类。第一类电源，取得两路可靠独立电源，其中一路为专盘专线，或者虽不能取得专用电源但能由其他重要线路接引供电；供电容量满足信号设备的最大用电量；电压、频率的波动在容许范围之内，或者电压波动虽然较大但能稳压。第二类电源，只能取得一路电源，但质量较好，供电容量、电压和频率的波动情况与第一类电源相同。不能满足第一类、第二类电源条件的为第三类电源。

独立电源——不受其他电源影响的电源。如一个发电机组，有专用的控制设备和馈电线路，与其他母线没有联系或虽有联系但其他母线发生故障时能自动切断联系，就是独立电源。

可靠电源——是指昼夜连续供电，因维护和事故停电有一定限制的电源。相关规范规定：因维修的计划停电，第一类电源每路每月1次，每次不超过4h；第二类电源每月一次，每次不超过10h。因事故造成的临时停电两年累计：第一类不超过48次，每次一般不超过2h；第二类不超过100次，每次一般不超过4h。

专盘专线——是指供给铁路信号设备的10kV以下的不与其他负荷公用的专用配电设备和专用的电线路。

（2）铁路信号设备的供电方式

铁路信号设备中的一级负荷一般采用第一类电源供电。此时一般不需另设备用电源，但要求能自动或手动转换两路电源，供电中断时间不大于0.15s，以免在电源转换过程中使原吸起的继电器落下而影响行车。此时常用的两种供电方式：一是两路电源同时受电，母线分段运行，从不同母线段引出两路供电；二是从两个相互独立电源的变（配）电所各引出一路供电。

自动闭塞虽然为一级负荷，但因相邻两变电所可互为备用，故每一变电所并不要求引入两路独立电源，然而相邻两变电所的电源应相互独立。

若第一类负荷所在为第二类电源地区，除自动闭塞外，需结合电源情况慎重考虑。一般可用该电源作主电源，但必须设置备用电源。

一级负荷原则上不采用第三类电源。二级负荷可以采用第二类电源，但由于铁路运输生产的特点，即一处阻塞将会影响全线的畅通，因此必须设置备用电源。

采用计算机的信号系统，必须使用UPS。

2）信号电源的稳定性

稳定指的是必须保持电压的波动在允许的范围内。对于直流电源而言，稳定还包括电源中的脉动成分要低于允许值，不允许有电压瞬变；对于交流电源而言，稳定还包括电源频率的稳定和具有良好的正弦波形，不允许有波形畸变，特别是对三相交流电源，要求各相负载力求平衡，以提高供电效率和设备利用率。

为确保铁路信号设备供电电源的稳定，《普速铁路信号维护规则技术标准》规定，铁路信号设备供电电源应有两路独立的交流电源，两路输入电源的允许偏差范围应符合表1.1的规定。

（1）负荷功率因数：不低于0.85。

（2）信号设备的导线截面应经计算确定，以免导线压降过大使设备电压不足而不能正常工作。

（3）对于信号电源设备，因其由电网供电，负荷的变化将引起供电电压的波动，故需设有稳压装置，以保证电压稳定在规定的范围之内。

3）信号电源的安全性

安全是指必须具备保证生产安全、设备安全和人身安全的措施。必要措施有：

（1）信号设备的专用低压交、直流电源都要对地绝缘，以免发生接地故障时造成电路错误动作。供电变压器的初级和次级间应用铜板隔离接地，以免初、次级间击穿漏电而影响安全。

（2）信号设备的供电种类和电压等级比较多，必须分路供电并用变压器隔离，力求发生故障时缩小故障范围，避免故障扩大化。

（3）使用电缆供电的时候，要考虑电缆芯线间的分布电容形成串电的问题，必要时应分开电缆供电。

（4）一般交流电源均由架空线路供电，必须考虑防雷，防止浪涌电压影响，以及安全接地问题。

（5）信号设备的保护系统如采用断路器组成，断路器的容量应经计算确定，并应满足动作的选择性（即分支断路器先动作，总断路器后动作）及灵敏度（动作时间）的要求。

（6）高压（交流380/220V、直流100V以上）设备要隔离，以保证人身安全。

3.铁路信号供电系统的特点

铁路信号供电系统由于其重要性和应用的特殊性，在系统构成和功能上都有一些有别于电力系统的特点，主要体现在3个方面：

（1）电压等级低，变（配）电所结构单一。从电力系统的角度看，铁路负荷属于终端负荷，直接面对最终用户，所以铁路供电系统中绝大多数为10kV配电所和35kV变电所，这取决于地方供电系统电源的情况和铁路就地负荷的要求。

由于功能要求、应用范围基本相同，所以铁路供电系统中的变（配）电所构成基本相同，功能配置也变化不大。

（2）系统接线形式简单。铁路供电系统的接线就像铁路一样，是一个沿铁路敷设的单一辐射网，各变（配）电所沿线基本均匀分布，并且互相连接，构成手拉手供电方式。

（3）供电可靠性要求高。例如，自动闭塞的供电中断时间不能超过150ms，否则，将会导致所有供电区间的自动闭塞信号灯变为红灯，影响铁路的正常运输。

4.铁路信号供电系统的组成

铁路信号供电系统是铁路供电系统的重要组成部分，主要由铁路地区的变（配）电所、输出馈线和铁路信号电源屏组成。电能从发电厂或变电所经高压配电线路送达铁路地区变（配）电所，经处理后由输出馈线分配各车站的电源屏，再由电源屏经过相关的变换处理输送到各信号设备。

变（配）电所将35～500kV降压至10kV，送入电力贯通线路和自闭电力线路电压，通过线路变压器降压，为铁路信号电源屏提供380/220V交流电压。

输出馈线包括自动闭塞电力线路、电力贯通线路。自动闭塞电力线路是用来直接为自动闭塞和各车站联锁设备提供可靠、不间断电源的线路，是单独架设的电线路。有自动闭塞电力线路时，不再设置信号专用的电力贯通线路。但在非自动闭塞区段，一般采用电力贯通线路。

各车站设有电源屏，自动闭塞区间所用电源屏设在相邻车站，电源屏经两路电源切换、交流稳压、整流等变（配）电环节将可靠、稳定的电源输送到各信号设备。