【鐵路雙電源系統(tǒng)的快速切換技術(shù)應(yīng)用研究9000字（論文）】

鐵路雙電源系統(tǒng)的快速切換技術(shù)應(yīng)用研究摘要近年來(lái)，我國(guó)鐵路事業(yè)的飛速發(fā)展，行車速度不斷提高，各路局供電段對(duì)通信、信號(hào)等一級(jí)負(fù)荷供電可靠性的要求也越來(lái)越高，一旦電源側(cè)出現(xiàn)故障，通信信號(hào)設(shè)備斷電，勢(shì)必嚴(yán)重影響行車，造成行車事故。本文詳細(xì)介紹了雙電源切換裝置的結(jié)構(gòu)、工作原理及其在城市軌道交通低壓供電網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，設(shè)計(jì)了雙電源切換裝置在鐵路電力中的應(yīng)用實(shí)例，分析了鐵路用電負(fù)荷雙電源切換裝置在設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題，并結(jié)合PC級(jí)和CB級(jí)ATSE的特點(diǎn)，提出了設(shè)計(jì)中采用的解決方案。關(guān)鍵詞：雙電源切換裝置；鐵路；切換裝置

目錄前言 31雙電源切換裝置的應(yīng)用現(xiàn)狀 31.1雙電源切換裝置的應(yīng)用現(xiàn)狀 31.2雙電源開關(guān)電器的應(yīng)用現(xiàn)狀 31.3旁通式自動(dòng)開關(guān)裝置的應(yīng)用現(xiàn)狀 41.4在低壓供電系統(tǒng)中的應(yīng)用 42雙電源切換裝置結(jié)構(gòu)及工作原理 52.1雙電源切換裝置的概述 52.2雙電源切換裝置結(jié)構(gòu) 62.3雙電源切換裝置工作原理 62.4關(guān)于雙電源切換裝置轉(zhuǎn)換時(shí)間 73雙電源切換裝置在鐵路電力中的應(yīng)用實(shí)例分析 83.1CB級(jí)典型接線 83.2PC級(jí)典型接線 93.3應(yīng)用分析 114雙電源切換裝置的維護(hù) 114.1設(shè)備維修 114.2常見故障的排除 134.3防范措施 13總結(jié) 15參考文獻(xiàn) 16前言目前，工業(yè)企業(yè)解決供電可靠性的主要辦法是一次系統(tǒng)采用雙路或多路供電，二次系統(tǒng)采用備自投裝置。對(duì)一般工業(yè)企業(yè)而言，備自投裝置已經(jīng)可以滿足要求。而在石化、冶金等要求連續(xù)供電的企業(yè)，備自投動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致很多電動(dòng)機(jī)被切除或無(wú)法維持正常工作，影響生產(chǎn)的連續(xù)性和產(chǎn)品質(zhì)量，因此使用效果并不理想。為克服備自投裝置存在的問(wèn)題，需要實(shí)現(xiàn)備用電源的快速切換。這就要求在切換過(guò)程控制在幾十毫秒以內(nèi)，而且希望切換裝置能夠?qū)崟r(shí)跟蹤開關(guān)兩側(cè)電源的電壓、頻率和相位，并提供多種可靠的起動(dòng)方式和切換實(shí)現(xiàn)方式，從而保證快速安全的投入備用電源，同時(shí)不會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)造成大的沖擊。此外，還要具有較高的靈活性，適應(yīng)多種現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行方式，僅需更改部分定值即可滿足多種現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)施需求。1雙電源切換裝置的應(yīng)用現(xiàn)狀1.1雙電源切換裝置的應(yīng)用現(xiàn)狀雙電源切換裝置的應(yīng)用十分廣泛，例如很多地鐵站的電力系統(tǒng)設(shè)備采用380V三相五線制和220V單相三線制供電。該系統(tǒng)包括平臺(tái)層、空間環(huán)境的控制、排水、電梯、自動(dòng)扶梯、屏蔽門、消防站廳層和設(shè)備管理的范圍、自動(dòng)售檢票、通信、信號(hào)等系統(tǒng)的供電設(shè)備，電子控制設(shè)備配電站通風(fēng)空調(diào)控制室。根據(jù)使用和電器設(shè)備的重要性，電力負(fù)荷分為三級(jí)：1）負(fù)載：包括通信系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、FAS系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)、樓宇自控系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、屏蔽門、消防泵、水泵、水泵、自動(dòng)售檢票設(shè)備、車輛控制2室）；兩水平荷載：包括污水泵、水泵、電梯、樓梯、電梯的維護(hù)能力；3）三級(jí)負(fù)荷：包括冷水機(jī)組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)等。供配電系統(tǒng)的設(shè)備可分為設(shè)備由車站降壓站及供配電的暖通空調(diào)電子控制室設(shè)備直接供電。1.2雙電源開關(guān)電器的應(yīng)用現(xiàn)狀結(jié)合地鐵低壓配電的基本情況，主要用于消防設(shè)備、一次負(fù)荷和部分二級(jí)負(fù)荷。直接對(duì)一級(jí)負(fù)荷降壓電源設(shè)備（如通信系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、車站控制室、水泵），該系統(tǒng)由降壓低壓柜兩輛公交車每喂雙電源切換箱電源設(shè)備中的雙電源切換箱雙電源開關(guān)附近，在結(jié)束后的美聯(lián)儲(chǔ)在裝置工作電源正常，待機(jī)，和互為備用。直接從低壓柜和低壓柜兩部分供電給雙電源開關(guān)裝置的消防設(shè)備和一個(gè)或兩個(gè)直接向空調(diào)和電子控制室供應(yīng)和分配的負(fù)荷系統(tǒng)。通風(fēng)和空調(diào)設(shè)備，地鐵低壓配電系統(tǒng)的電氣控制柜，低壓電器柜采用，根據(jù)功能分為饋線柜、柜、軟起動(dòng)柜、變頻柜。新內(nèi)閣主要用于電源控制柜控制設(shè)備，主要對(duì)雙電源切換裝置的選擇是ASCO300系列產(chǎn)品的公司。1.3旁通式自動(dòng)開關(guān)裝置的應(yīng)用現(xiàn)狀雙電源切換裝置電器其他行業(yè)在要求供電系統(tǒng)的連續(xù)性和可靠性的一些重要場(chǎng)所應(yīng)用比較高，可以通過(guò)旁路隔離型設(shè)置自動(dòng)開關(guān)裝置防止自動(dòng)裝置的維護(hù)，可能造成的危害，在雙電源切換裝置的應(yīng)用故障其他意外情況。旁通式自動(dòng)開關(guān)裝置主要具有以下特點(diǎn)：1）設(shè)有機(jī)械和電氣聯(lián)鎖，防止誤操作；2）設(shè)置旁路隔離標(biāo)志；3）當(dāng)電源應(yīng)該能夠旁路控制電源自動(dòng)切換裝置隔離，確保維修和更換的安全；4）旁路隔離裝置不影響負(fù)載的正常工作，不能中斷。在一般情況下，下列場(chǎng)所應(yīng)安裝旁路型自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，用于雙電源切換裝置：1）注重醫(yī)院手術(shù)室；2）大型通信站重要的；3）重要的機(jī)場(chǎng)雷達(dá)站；4）國(guó)家有關(guān)重要的房間和工作室；5）證券交易的重要場(chǎng)所銀行和其他的金融的重要場(chǎng)所；6）國(guó)家重點(diǎn)大型科研機(jī)構(gòu)的權(quán)力等，到目前為止，我國(guó)的許多的變電站都無(wú)人值班，變電站中使用的電氣系統(tǒng)就是這樣作為一個(gè)自開關(guān)裝置。如：龍巖10kV烏石山變電站無(wú)人值班，因?yàn)橛腥_(tái)的電力變壓器之間的相互轉(zhuǎn)換問(wèn)題有些繁瑣，如繼電器，所以雙電源切換裝置的新系列，就可以實(shí)現(xiàn)三個(gè)電源之間方便的切換。因?yàn)闄C(jī)械聯(lián)鎖裝置兩斷路器中地設(shè)備之間，只有一個(gè)斷路器能夠接通，另一個(gè)斷路器斷開，因此其可靠性高，不存在同時(shí)通過(guò)兩供電的情況，所以也不會(huì)考慮低壓回路的問(wèn)題，也不必?fù)?dān)心低壓的倒送問(wèn)題。1.4在低壓供電系統(tǒng)中的應(yīng)用地鐵低壓供電系統(tǒng)采用單母線分段方式供電，供電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1-1所示，其中QF1、QF2為進(jìn)線斷路器，QF3為母聯(lián)斷路器。當(dāng)一路進(jìn)線電源失電時(shí)，QF3投入，保證Ⅰ、Ⅱ段母線的正常供電。從用電負(fù)荷的均衡性考慮，Ⅰ、Ⅱ段母線下掛的一級(jí)負(fù)荷應(yīng)互為備用。圖1-1地鐵低壓供電網(wǎng)絡(luò)雙電源配電箱設(shè)置于低壓供電網(wǎng)絡(luò)的末端，采用就近原則，盡可能靠近重要負(fù)荷，常用、備用電源分別引自低壓供電網(wǎng)絡(luò)的兩段母線，確保供電的可靠性。由于PC級(jí)雙電源切換裝置不具備過(guò)電流保護(hù)功能，所以在配電箱進(jìn)線處加設(shè)常用電源進(jìn)線斷路器QF4、QF6及備用電源進(jìn)線斷路器QF5、QF7；并在雙電源切換裝置饋線端加裝電涌保護(hù)器，防止浪涌電壓對(duì)用電負(fù)荷的損害，雙電源配電箱的結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。圖1-2雙電源配電箱結(jié)構(gòu)2雙電源切換裝置結(jié)構(gòu)及工作原理2.1雙電源切換裝置的概述雙電源切換裝置（AutomaticTransferSwitchingEquipment，）為城市軌道交通低壓供電網(wǎng)絡(luò)的一級(jí)負(fù)荷（如通信、信號(hào)、電、扶梯、消防水泵和屏蔽門等）提供兩路可靠的電源，當(dāng)檢測(cè)到常用電源發(fā)生故障時(shí)，能及時(shí)將負(fù)荷切換至備用電源供電，確保軌道交通系統(tǒng)的正常運(yùn)行。雙電源切換裝置可以分為兩個(gè)級(jí)別：PC級(jí)和CB級(jí)。PC級(jí)雙電源切換裝置只能完成雙電源的自動(dòng)切換，不具備短路電流分?jǐn)喙δ埽籆B級(jí)雙電源切換裝置既能完成雙電源的自動(dòng)切換，又具有短路電流保護(hù)功能。但由于CB級(jí)雙電源切換裝置在短路、過(guò)負(fù)荷等情況下可能出現(xiàn)保護(hù)特性與轉(zhuǎn)換特性的沖突，引起重要負(fù)荷失電，這在軌道交通系統(tǒng)中是不允許的，故一般采用PC級(jí)雙電源切換裝置。2.2雙電源切換裝置結(jié)構(gòu)雙電源切換裝置結(jié)構(gòu)如圖2-1所示，由控制器和開關(guān)本體組成?？刂破鳑Q定開關(guān)的轉(zhuǎn)換時(shí)機(jī)，包括電源故障的判定及轉(zhuǎn)換的延時(shí)；開關(guān)本體決定開關(guān)的電氣特性，包括開關(guān)的額定電流、接通與分?jǐn)嗄芰Α⒛褪軟_擊電流能力和轉(zhuǎn)換動(dòng)作時(shí)間。操作機(jī)構(gòu)有電磁驅(qū)動(dòng)和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)兩種。根據(jù)開關(guān)主觸頭工作位置的不同，雙電源切換裝置可分為三工作位和兩工作位兩類。圖2-1雙電源切換裝置結(jié)構(gòu)圖三工作位雙電源切換裝置主觸頭有常用、備用和斷開三個(gè)位置。當(dāng)觸頭位于斷開位時(shí)，負(fù)荷與兩路電源均斷開，避免帶高感抗或大電動(dòng)機(jī)負(fù)荷轉(zhuǎn)換時(shí)，負(fù)荷所產(chǎn)生的沖擊電流對(duì)供電系統(tǒng)的沖擊和破壞。對(duì)于電磁驅(qū)動(dòng)雙電源切換裝置而言，由合閘、分閘和導(dǎo)向3個(gè)線圈來(lái)配合控制觸頭動(dòng)作。兩工作位雙電源切換裝置主觸頭只有常用、備用兩個(gè)工作位置，確保負(fù)荷除了轉(zhuǎn)換過(guò)程外一定是與一路電源處于接通狀態(tài)。對(duì)于電磁驅(qū)動(dòng)雙電源切換裝置而言，只有1個(gè)合閘線圈，與三工作位雙電源切換裝置相比，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，可靠性更高，成本也更低。2.3雙電源切換裝置工作原理根據(jù)雙電源切換裝置結(jié)構(gòu)備用電源和用電負(fù)荷的不同，控制模式可分為自投自復(fù)、自投不自復(fù)和電網(wǎng)－發(fā)電三類。自投自復(fù)控制是指當(dāng)雙電源切換裝置結(jié)構(gòu)檢測(cè)到常用電源故障時(shí)，將負(fù)荷轉(zhuǎn)換至備用電源供電；當(dāng)常用電源恢復(fù)后，自動(dòng)將負(fù)荷轉(zhuǎn)換回常用電源供電。自投不自復(fù)控制是指在常用電源切換至備用電源后，只有當(dāng)備用電源故障時(shí)，才會(huì)轉(zhuǎn)換回常用電源供電。電網(wǎng)－發(fā)電控制的備用電源回路串接發(fā)電機(jī)，當(dāng)常用電源故障時(shí)，投入發(fā)電機(jī)對(duì)負(fù)荷進(jìn)行供電，宜采用三工作位雙電源切換裝置結(jié)構(gòu)，避免發(fā)電機(jī)起動(dòng)電流對(duì)負(fù)荷的沖擊。地鐵采用泰永TBBQ3－40/4P－Ⅱ一體式PC級(jí)兩工作位雙電源切換裝置結(jié)構(gòu)，控制器采用泰永CⅡF自投自復(fù)型控制器，控制結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。當(dāng)控制器檢測(cè)到A電源（常用電源）欠電壓或斷相時(shí)，向開關(guān)本體下發(fā)B電源（備用電源）合閘指令B1、B2。由于A電源主觸頭與負(fù)荷接通時(shí)，位于V形控制機(jī)構(gòu)旁的微動(dòng)開關(guān)SMA2處于閉合狀態(tài)，線圈在通電瞬間帶動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)在V形控制機(jī)構(gòu)內(nèi)從“1”位運(yùn)動(dòng)至“2”位，使A電源主觸頭與負(fù)荷斷開，B電源主觸頭與負(fù)荷接通。此時(shí)位于V形控制機(jī)構(gòu)旁的微動(dòng)開關(guān)SMB2閉合，SMA2斷開，為A電源的復(fù)位做好準(zhǔn)備?？刂破魍ㄟ^(guò)開關(guān)本體端頭微動(dòng)開關(guān)SMA1、SMB1的反饋信號(hào)確認(rèn)開關(guān)轉(zhuǎn)換到位并更新控制器面板上的開關(guān)狀態(tài)顯示。圖2-2TBBQ3－40/4P－Ⅱ控制結(jié)構(gòu)當(dāng)控制器檢測(cè)到A電源恢復(fù)正常時(shí)，給開關(guān)本體下發(fā)A電源合閘指令A(yù)1、A2，由于此時(shí)微動(dòng)開關(guān)SMB2閉合，線圈再次通電，帶動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)從“2”位運(yùn)動(dòng)至“1”位，B電源主觸頭與負(fù)荷斷開，A電源主觸頭與負(fù)荷接通，完成電源復(fù)位工作。2.4關(guān)于雙電源切換裝置轉(zhuǎn)換時(shí)間雙電源切換裝置共有5個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)間概念，其中轉(zhuǎn)換動(dòng)作時(shí)間和總動(dòng)作時(shí)間值得關(guān)注。轉(zhuǎn)換動(dòng)作時(shí)間是指雙電源切換裝置從常用電源被監(jiān)測(cè)到偏差的瞬間起至主觸頭閉合備用電源的時(shí)間為止，由開關(guān)本身決定，不可調(diào)；總動(dòng)作時(shí)間是雙電源切換裝置轉(zhuǎn)換動(dòng)作時(shí)間與特意引入的轉(zhuǎn)換延時(shí)之和，可調(diào)。隨著產(chǎn)品的升級(jí)換代，雙電源切換裝置的轉(zhuǎn)換動(dòng)作時(shí)間不斷縮短，TBBQ3－40/4P－Ⅱ的轉(zhuǎn)換動(dòng)作時(shí)間已小于75ms，但對(duì)于地鐵車站中通信、信號(hào)等對(duì)電能質(zhì)量及斷電時(shí)間要求嚴(yán)苛的負(fù)荷而言，還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。通常的做法是在雙電源配電箱與用電負(fù)荷之間增設(shè)不間斷電源裝置（UninterruptiblePowerSupply，UPS），在雙電源切換裝置切換過(guò)程中保持對(duì)負(fù)荷的供電。而對(duì)于自動(dòng)扶梯、AFC閘機(jī)和消防水泵等對(duì)斷電時(shí)間要求相對(duì)不嚴(yán)苛的負(fù)荷而言，雙電源切換裝置轉(zhuǎn)換時(shí)間并不是首要考慮因素，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)重點(diǎn)考慮雙電源切換裝置轉(zhuǎn)換的可靠性以及轉(zhuǎn)換對(duì)用電負(fù)荷的沖擊。雙電源切換裝置轉(zhuǎn)換的可靠性由開關(guān)本身決定，對(duì)于TBBQ3－40/4P－Ⅱ而言，通過(guò)V形控制機(jī)構(gòu)使觸頭動(dòng)作到位并機(jī)械保持，確保轉(zhuǎn)換過(guò)程中負(fù)荷只與一路電源接通；通過(guò)加裝在每個(gè)觸頭上的彈簧增大觸頭壓力，在保證導(dǎo)電能力的同時(shí)使觸頭能承受足夠大的短路電流。雙電源切換裝置轉(zhuǎn)換對(duì)用電負(fù)荷的沖擊與開關(guān)總動(dòng)作時(shí)間密切相關(guān)。由于雙電源切換裝置每一次轉(zhuǎn)換對(duì)于負(fù)荷來(lái)說(shuō)都是一個(gè)倒電的過(guò)程，對(duì)于以電動(dòng)機(jī)為代表的感性負(fù)荷而言，斷電在電動(dòng)機(jī)定子側(cè)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，若盲目追求快速投切可能會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)損壞或電動(dòng)機(jī)保護(hù)斷路器分閘，應(yīng)根據(jù)電動(dòng)機(jī)參數(shù)適當(dāng)加入人工延時(shí)，待電動(dòng)機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)降低后，再恢復(fù)對(duì)負(fù)荷供電。而對(duì)于雙電源切換裝置上級(jí)有聯(lián)絡(luò)開關(guān)的供電系統(tǒng)而言，上下級(jí)開關(guān)必須依照一定的邏輯順序進(jìn)行轉(zhuǎn)換，無(wú)序轉(zhuǎn)換或同時(shí)轉(zhuǎn)換均會(huì)造成設(shè)備損壞或系統(tǒng)的不穩(wěn)定。應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際情況，通過(guò)引入適當(dāng)?shù)娜斯ぱ訒r(shí)，調(diào)節(jié)雙電源切換裝置總動(dòng)作時(shí)間，使上下級(jí)開關(guān)有序轉(zhuǎn)換。以地鐵低壓供電網(wǎng)絡(luò)為例（如圖3所示），QF3的動(dòng)作時(shí)序設(shè)定為：若系統(tǒng)持續(xù)0.35s檢測(cè)1#變壓器二次側(cè)欠電壓時(shí)，切斷三級(jí)負(fù)荷總開關(guān)；若3.5s后電壓仍未恢復(fù)，斷開QF1；1s后投入QF3，整個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程持續(xù)4.85s。若下級(jí)雙電源切換裝置總動(dòng)作時(shí)間低于4.85s且常用電源引自Ⅰ段母線，當(dāng)QF3投入后，勢(shì)必導(dǎo)致已投入備用電源的雙電源切換裝置再次切回常用電源。所以設(shè)定雙電源切換裝置轉(zhuǎn)換時(shí)間時(shí)應(yīng)考慮與QF3之間轉(zhuǎn)換時(shí)間的配合問(wèn)題，下級(jí)雙電源切換裝置的轉(zhuǎn)換時(shí)間一般應(yīng)比上級(jí)母聯(lián)斷路器轉(zhuǎn)換時(shí)間適當(dāng)增加0.5～1s。3雙電源切換裝置在鐵路電力中的應(yīng)用實(shí)例分析3.1CB級(jí)典型接線(1)圖3-1是CB級(jí)雙電源切換裝置在鐵路通信機(jī)械室內(nèi)的典型接線方式一。當(dāng)L1開關(guān)后端發(fā)生短路故障時(shí)，由于斷路器選擇性配合問(wèn)題導(dǎo)致L1及D3均動(dòng)作，此時(shí)雙電源切換裝置檢測(cè)點(diǎn)位于D3之前，雙電源切換裝置能夠檢測(cè)到主電源仍然正常，雙電源切換裝置不進(jìn)行切換，此時(shí)L2、L3也斷電，停電范圍涉及到L1、L2及L3;若此處發(fā)生過(guò)載故障時(shí)，僅L1斷開，停電范圍僅在L1回路上。圖3-1CB級(jí)典型接線一當(dāng)L1開關(guān)前端發(fā)生短路故障時(shí)，由于斷路器選擇性配合問(wèn)題導(dǎo)致D3斷開，而D1未動(dòng)作，此時(shí)雙電源切換裝置檢測(cè)到主電源仍然正常，雙電源切換裝置不進(jìn)行切換，停電范圍涉及到L1、L2及L3回路。由此看來(lái)，當(dāng)上述各種故障發(fā)生時(shí)，雙電源切換裝置均不能保障通信負(fù)荷連續(xù)供電。(2)圖3-2是CB級(jí)雙電源切換裝置在鐵路通信機(jī)械室內(nèi)的典型接線方式二。圖3-2CB級(jí)典型接線二當(dāng)雙電源切換裝置后端發(fā)生短路或過(guò)載故障時(shí)，由于斷路器選擇性配合問(wèn)題導(dǎo)致D3均動(dòng)作，此時(shí)雙電源切換裝置檢測(cè)點(diǎn)位于D3之前，雙電源切換裝置能夠檢測(cè)到主電源仍然正常，雙電源切換裝置不進(jìn)行切換，此時(shí)通信負(fù)荷失去電源。由此看來(lái)，當(dāng)上述故障發(fā)生時(shí)，雙電源切換裝置均不能保障通信負(fù)荷連續(xù)供電。3.2PC級(jí)典型接線(1)圖3-3是PC級(jí)雙電源切換裝置在鐵路通信機(jī)械室內(nèi)的典型接線方式一當(dāng)L1開關(guān)后端發(fā)生短路故障時(shí)，由于斷路器選擇性配合問(wèn)題導(dǎo)致L1斷開，D1未動(dòng)作，此時(shí)雙電源切換裝置檢測(cè)點(diǎn)位于F1之前，雙電源切換裝置能夠檢測(cè)到主電源仍然正常，雙電源切換裝置不進(jìn)行切換，此時(shí)L2、L3正常供電，停電范圍僅涉及到L1回路;若此處發(fā)生過(guò)載故障時(shí)，與上述情況相同。圖3-3PC級(jí)典型接線一當(dāng)L1開關(guān)前端發(fā)生短路故障時(shí)，此時(shí)箱式變電站D1斷開，雙電源切換裝置的檢測(cè)點(diǎn)位于F1之前，這時(shí)雙電源切換裝置檢測(cè)到主電源故障，可以轉(zhuǎn)換到備用電源上，若此短路故障為瞬時(shí)短路，則L1、L2及L3回路均可連續(xù)供電，若此故障為永久故障則仍需人工排除后人工合閘。上述故障發(fā)生時(shí)，僅當(dāng)L1開關(guān)前端發(fā)生瞬時(shí)短路故障時(shí)，雙電源切換裝置才可保障通信負(fù)荷連續(xù)供電。(2)圖3-4是PC級(jí)雙電源切換裝置在鐵路通信機(jī)械室內(nèi)的典型接線方式二。當(dāng)雙電源切換裝置后端發(fā)生短路或過(guò)載故障時(shí)，此時(shí)箱式變電站D1斷開，雙電源切換裝置的檢測(cè)點(diǎn)位于F1之前，這時(shí)雙電源切換裝置檢測(cè)到主電源故障，可以轉(zhuǎn)換到備用電源上，若此短路故障為瞬時(shí)短路或過(guò)載，則通信負(fù)荷可連續(xù)供電，若此故障為永久故障則D2也將斷開，造成兩路電源同時(shí)失去，需人工排除后人工合閘。上述故障發(fā)生時(shí)，僅當(dāng)雙電源切換裝置后端發(fā)生瞬時(shí)短路或過(guò)載故障時(shí)，雙電源切換裝置才可保障通信負(fù)荷連續(xù)供電。圖3-4PC級(jí)典型接線一3.3應(yīng)用分析綜上2種情況，因鐵路電力設(shè)計(jì)中，各鐵路設(shè)計(jì)院均采用雙電源切換裝置后，只有單個(gè)回路為通信開關(guān)電源供電，這樣就造成了CB級(jí)雙電源切換裝置在通信負(fù)荷發(fā)生故障時(shí)，不能保證連續(xù)供電，需排除故障后，由人工合閘以保證通信連續(xù)供電。而PC級(jí)雙電源切換裝置僅當(dāng)雙電源切換裝置后端發(fā)生瞬時(shí)短路或過(guò)載故障時(shí)，雙電源切換裝置才可保障通信負(fù)荷連續(xù)供電，發(fā)生永久故障時(shí)要人工排除故障并由人工合閘。如此看來(lái)，通信機(jī)械室內(nèi)設(shè)置雙電源切換裝置的主要作用是保障主用電源側(cè)掉電后，將電源切換至備用電源。值得注意的是，在PC級(jí)典型接線一中，PC級(jí)雙電源切換裝置的負(fù)荷開關(guān)組合可以在L1開關(guān)后端發(fā)生故障時(shí)，保障L2及L3回路正常供電。在L1開關(guān)前端發(fā)生瞬時(shí)短路故障時(shí)，雙電源切換裝置可順利切換為通信負(fù)荷連續(xù)供電。在PC級(jí)典型接線二中，僅當(dāng)雙電源切換裝置后端發(fā)生瞬時(shí)短路或過(guò)載故障時(shí)，雙電源切換裝置可保障通信負(fù)荷連續(xù)供電。與CB級(jí)雙電源切換裝置相比，PC級(jí)雙電源切換裝置停電范圍更小，可靠系數(shù)更高。PC級(jí)雙電源切換裝置還有眾多其他優(yōu)點(diǎn):PC級(jí)雙電源切換裝置的可靠性高、承受過(guò)載電流能力強(qiáng)、安全性好、觸頭材料優(yōu)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、機(jī)械電氣聯(lián)鎖可靠及轉(zhuǎn)化時(shí)間快等優(yōu)點(diǎn)。此外，CB級(jí)雙電源切換裝置增加了保護(hù)的級(jí)數(shù)，需要確保與上、下級(jí)之間的配合，增加了斷路器選型的復(fù)雜性。4雙電源切換裝置的維護(hù)4.1設(shè)備維修從PC級(jí)與CB級(jí)2類雙電源切換裝置的分析不難得出結(jié)論：PC級(jí)雙電源切換裝置的可靠性更高。但是不能直接選用PC級(jí)的雙電源切換裝置，主要是因?yàn)殍F路上的通信設(shè)備和消防設(shè)備大多為單相負(fù)荷，而PC級(jí)的雙電源切換裝置目前市場(chǎng)上成熟的產(chǎn)品均為3級(jí)和4級(jí)的型號(hào)，如果強(qiáng)制選用PC級(jí)雙電源切換裝置，就要更換自閉貫通變壓器下的供電開關(guān)及電力電纜，將單相改為三相。由此將會(huì)引起2個(gè)問(wèn)題，一是在施工時(shí)要明確三相引入后選用其中具體哪相供電，以免引起變壓器三相不平衡；二是會(huì)引起投資劇增，三相電力電纜的投資遠(yuǎn)大于單相電力電纜的投資，不滿足經(jīng)濟(jì)性要求。而目前通信設(shè)備負(fù)荷多為48V直流設(shè)備，消防設(shè)備負(fù)荷多為24V直流設(shè)備，雙電源切換后電源變?yōu)橹绷鞴┙o用電設(shè)備。因此設(shè)備本身有處于浮充狀態(tài)的電池，故對(duì)雙電源切換裝置切換時(shí)間無(wú)要求。此外，盡管《IEC62091固定式消防泵控制器》中規(guī)定消防泵用雙電源切換裝置只能夠采用PC級(jí)，但是目前就所接觸的設(shè)計(jì)鐵路的消防設(shè)備幾乎不涉及消防水泵，故與該標(biāo)準(zhǔn)并無(wú)沖突。通過(guò)上述分析，提出了以下解決方案。單相設(shè)備（中間站通信設(shè)備、消防）選用CB級(jí)2級(jí)的雙電源切換裝置，并在前端設(shè)置隔離開關(guān)，有利于日后的安全使用、維護(hù)及檢修。圖4-1為單相設(shè)備的雙電源切換箱系統(tǒng)圖。三相設(shè)備（通信站設(shè)備）選用PC級(jí)3級(jí)的雙電源切換裝置。由于原則上PC級(jí)的雙電源切換裝置自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器不作為短路保護(hù)電器，只作為電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)使用，因此前端應(yīng)設(shè)置空氣斷路器保護(hù)。圖4-2為三相設(shè)備的雙電源切換箱系統(tǒng)圖。圖4-1單相設(shè)備的雙電源切換箱系統(tǒng)圖圖4-2三相設(shè)備的雙電源切換箱系統(tǒng)圖關(guān)于是否斷中性線，在參閱了大量的文獻(xiàn)后總結(jié)出，目前，業(yè)內(nèi)普遍接受的結(jié)論是任何接地系統(tǒng)單相電源進(jìn)線總開關(guān)應(yīng)同時(shí)斷相線和中性線，TN系統(tǒng)內(nèi)三相電源進(jìn)線總開關(guān)只斷相線，不斷中性線。首先，在三相系統(tǒng)中斷開有關(guān)相線后，中性線電流自然消失，中性線過(guò)流問(wèn)題不存在；其次，三相系統(tǒng)中性線觸頭導(dǎo)電不良難以發(fā)現(xiàn)，往往成為“斷零”，導(dǎo)致單相用電設(shè)備燒毀，而單相系統(tǒng)中的“斷零”不會(huì)產(chǎn)生該危險(xiǎn)；此外，國(guó)內(nèi)有關(guān)的防電擊標(biāo)準(zhǔn)中，建筑物內(nèi)的等電位聯(lián)結(jié)都是必不可少的基本防電擊措施，所有外露導(dǎo)電部分和裝置外導(dǎo)電部分都處于同一電位，不存在電位差，檢修人員接觸中性線時(shí)不會(huì)遭受電擊，TN-S（包括TN-C-S）系統(tǒng)建筑物內(nèi)的中性線無(wú)需隔離；目前鐵路建筑物設(shè)計(jì)中均采用TN-S（TN-C-S）系統(tǒng)，綜上所述，CB級(jí)雙電源切換裝置選用2級(jí)型號(hào)，PC級(jí)雙電源切換裝置選用3級(jí)型號(hào)。4.2常見故障的排除（1）ATS自動(dòng)裝置常見故障：ATS主裝置不動(dòng)。在自動(dòng)狀態(tài)下，當(dāng)主電源處于缺電狀態(tài)，主電源恢復(fù)正常時(shí)，ATS不動(dòng)作，有必要使用操作手柄手動(dòng)將ATS主設(shè)備轉(zhuǎn)為相應(yīng)的工作位置。應(yīng)注意主設(shè)備在“隔離”位置，然后進(jìn)行操作。（2）常見的STS故障：濾波電容器的溫度過(guò)高。每個(gè)STS有兩個(gè)輸入濾波器板（對(duì)應(yīng)于兩個(gè)輸入）和一個(gè)輸出濾波器板。在STS的實(shí)際操作中，大多數(shù)故障來(lái)自于濾波器中的薄膜電容。電容的參數(shù)對(duì)濾板的稱為80度，壓力300vac耐受溫度（RMS）?？偟膩?lái)說(shuō)，薄膜電容會(huì)導(dǎo)致煙霧、點(diǎn)火和其他故障，從而導(dǎo)致整個(gè)STS的輸出。因此，有必要對(duì)薄膜電容器的溫度進(jìn)行檢測(cè)。STS靜態(tài)切換裝置最適宜的工作環(huán)境溫度是20-25度，正常的薄膜電容一般是18-28度。結(jié)合薄膜電容溫度的實(shí)際檢測(cè)，薄膜電容器表面溫度達(dá)到35度左右，我們就需要密切注意并開始更換程序。溫度在40度以上，也就是說(shuō)，有可能發(fā)生故障，需要立即更換。（3）常見故障：it-switch開關(guān)具有一個(gè)輸入無(wú)效報(bào)警的方式。當(dāng)交換機(jī)沒(méi)有一路報(bào)警時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)處理必須首先檢查，以確定它是主機(jī)還是基站故障。如果是主機(jī)，它將繞過(guò)可用的替代電源并替換主機(jī)。如果底座斷開，則斷開負(fù)載并更換底座。在實(shí)際操作中多it-switch輸入故障是不可用的，研究發(fā)現(xiàn)，探索參數(shù)漂移采樣變壓器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，輸出電壓的增加，會(huì)導(dǎo)致部分輸入功率檢測(cè)超出公差的道路，導(dǎo)致故障報(bào)警。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，變壓器的輸出電壓應(yīng)在正確3.90v-3.95v左右。根據(jù)參數(shù)、變壓器定制修復(fù)故障開關(guān)。4.3防范措施通過(guò)對(duì)事故原因的分析，分別對(duì)雙電源開關(guān)裝置和變頻器采取了相應(yīng)的防范措施，效果良好。（1）消除接地隱患。更換發(fā)生在渣倉(cāng)已不直接接地的雙向帶式輸送機(jī)電纜。（2）優(yōu)化運(yùn)行方式。對(duì)于雙電源切換裝置“自動(dòng)恢復(fù)”、“自投不復(fù)雜”、“互為備份”，操作模式，選擇“自投不復(fù)雜”，即普通電源供電正常的情況下，如果正常電源故障自動(dòng)轉(zhuǎn)換到備用電源，備用電源故障跳閘報(bào)警，即使電源裝置不能自動(dòng)恢復(fù)正常。（3）安裝隔離變壓器。在逆變電源輸入端安裝滿足電機(jī)容量的三相隔離變壓器。當(dāng)電纜不直接接地時(shí)，逆變器輸入側(cè)相位電壓升高，變壓器直接濾波隔離，避免了對(duì)其供電回路的影響。（4）規(guī)范變頻器管理。對(duì)變頻器在公司中的使用進(jìn)行了檢查和分類，并在不直接接地系統(tǒng)的變頻器的輸入電路中加入了相應(yīng)容量的隔離變壓器。（5）“提出一反三”調(diào)查。檢查整個(gè)公司