信号设备电源导线截面的设计选型探讨

李卫锋

（中铁二院工程集团有限责任公司，成都 610031）

1 电源导线截面选择的一般原则

电源导线截面的计算，在技术上应保证电源线路和设备的安全运行，使供电设备的电源有足够的能量，在经济上应尽量节省投资。除考虑线路的电压降外，还应考虑正常负载时的导线发热情况，要求所选用的电源导线的允许电流不得小于回路中计算的负荷电流值。

1.1 电源导线截面的选择

信号设备的电源导线截面计算公式为：

公式（1）中：

S— 电源导线截面/mm2；

2— 双线回路时相同截面积的去线和回线；

ρ— 电阻系数（铜导线按0.018 4Ω·mm2/m）；

Σli— 线路通过电流和导线长度乘积之总和；

ΔU— 线路允许压降/V，指由送电端至最远的供电点之间的线路允许压降。一般为供电电压的10%左右（其值的确定需根据负载和供电电压之间的关系具体分析）。

1.2 选择电源导线注意事项

信号电源应采用双线，优先采用环状供电。

为减少选用电缆的规格，个别情况下，去线和回线可选用同一截面的电缆。

根据计算选用所需的电缆时，应考虑全站电缆的规格不宜过多，以避免造成订货困难。

电源导线长度的余量不能过大，因它对导线截面影响较大，为此一般应按电缆径路实测确定，其附加长度弯曲量如距离很短时可略而不计。

1.3 楼内区间电源电缆分布

楼内电源电缆供电配线分布如图1所示。

图1 楼内电源电缆供电配线示意Fig.1 Schematic diagram of power supply wiring in signaling box

2 信号设备电源导线截面的计算

电源在计算时考虑-5%的波动，12 V按11.4 V计 算，24 V 按 22.8 V 计 算，110 V 按 104.5 V 计算，220 V 按 209 V 计算，380 V 按 361 V 计算。

2.1 继电器电源导线截面计算

以继电联锁车站为例，继电器工作总电流取值如下：25组道岔约为11 A，50组道岔约为20 A，75组道岔约为30 A，100组道岔约为40 A。用于计算机联锁的车站，继电器工作总电流值约为继电联锁的车站继电器工作总电流值的一半。

继电器工作电压按16.8 V取值（至少满足JWXC-1700的工作值），供电线路的最大允许压降22.8－16.8=6 V，电源屏到最远的组合柜按30 m考虑，导线截面计算如下：

当车站为计算机联锁时，继电器供电电源截面约为继电联锁继电器电源供电导线截面的一半。

2.2 轨道电路电源导线截面计算

2.2.1 25 Hz相敏轨道电路电源导线截面

25 Hz 轨道电路工作电源为 AC 220 V，电化区段单个区段的发送容量为20 VA，电流为0.1 A；非电化区段单个区段的发送容量为30 VA，电流为0.14 A；轨道电路电源屏至送电端轨道变压器一次侧的电缆允许压降为30 V，其中电源屏至电码化综合柜或25 Hz轨道柜的距离按30 m考虑，压降按2 V考虑，当有20个区段的发送端时，电化区段导线截面计算如下：

非电化区段电源导线截面计算如下：

25 Hz轨道电路局部电源工作电压为AC 110 V，单台二元二位继电器局部线圈并联后的容量为7 VA，其电流约为0.064 A，20个发送区段的二元二位继电器局部线圈按30个考虑（考虑一送多受因素），其中电源屏至电码化综合柜或25 Hz轨道柜的距离按30 m考虑，压降按1 V考虑，电化区段轨道电源导线截面计算如下：

2.2.2 不对称高压脉冲轨道电路电源

不对称高压脉冲轨道电路工作电源为AC 220 V，单台发码器输入电流为0.35 A。电源屏至送电端轨道变压器一次侧的电缆允许压降为30 V，其中电源屏至高压脉冲轨道柜的距离按30 m考虑，压降按2 V考虑，当有20个区段的发送端时，轨道电源导线截面计算如下：

2.2.3 ZPW-2000A轨道电路电源导线截面计算

ZPW-2000A轨道电路移频电源为DC24 V，每个轨道电路的电源单元的输入电流值，包括发送器、接收器、轨道继电器的功耗，站内按平均值4 A估算，区间按平均值5 A估算。

以区间轨道为例，电源屏到每个区间移频柜采用两束电源供电（上行5个区段、下行5个区段分开供电），电源屏供电模块电压可调范围在23～27 V之间,根据渝贵铁路现场实测情况，电源屏内部压降约为0.5～1V之间，电源屏至移频柜的线路压降按 25.8－24=1.8 V 考虑 (考虑 200 mA 的峰值余量)，电缆截面如下：

2.2.4 ZPW-2000R轨道电路电源导线截面计算

ZPW-2000R轨道电路移频电源为DC48 V，每个轨道电路的电源单元的输入电流值，包括发送器、接收器、轨道继电器的功耗，按平均值3.75 A估算。

以区间轨道为例，电源屏到每个移频柜采用1束电源供电（约10个区段），电源屏供电模块电压可调范围在46～54 V,电源屏内部压降约为1 V考虑，电源屏至移频柜的线路压降按52.8-48=4.8 V考虑(考虑200 mA的峰值余量)，电缆截面如下：

2.3 信号点灯电源导线截面计算

信号点灯电源为AC 220 V，点灯电路中点灯变压器采用BX1-34，灯丝继电器采用JZXC-H18,灯泡为12 V 25 W时，信号机点一灯回路中的电流值为0.158 A。以四显示自动闭塞6股道车站为例，车站采用两束点灯电源，每束电源的点灯数最大约为15个灯位（含列车10个列车灯位及5个调车灯位），BX1-34一次线圈额定电不低于180 V，室内线路允许压降按2 V考虑，电源屏距组合柜按30 m考虑，电源导线截面计算如下：

当点灯电源采用LED发光盘时，其额定电流值为0.45 A，一次线圈额定电压不低于180 V，室内线路允许压降按2 V考虑，电源屏距组合柜按30 m考虑，同样点12个灯位时，电源导线截面计算如下：

2.4 转辙机电源导线截面计算

2.4.1 ZD6、ZY系列直流转辙机电源导线截面计算

ZD6、ZY系列直流转辙机电源为DC 220 V，额定电压为160 V，转辙机的工作电流为2 A，电源屏至室外转辙机的最大压降不大于220－160=60 V，其中电源屏至组合柜考虑2 V的压降，考虑4台转辙机同时动作，电源屏距组合柜按30 m考虑，电源导线截面计算如下：

2.4.2 ZD7型直流快动转辙机电源导线截面计算

ZD7型直流转辙机电源为DC 220V，额定电压为200 V，转辙机的工作电流为5 A，电源屏至室外转辙机的最大压降不大于220-200=20 V，其中电源屏至组合柜考虑2 V的压降，考虑4台转辙机同时动作，电源屏距组合柜按30 m考虑，电源导线截面计算如下：

2.4.3 ZK4型直流电空快动转辙机电源导线截面计算

ZK4型直流电空转辙机电源为DC 24 V，电空阀额定电压为20 V，电空阀的工作电流为4 A，电源屏至室外转辙机的最大压降不大于24-20=4 V，其中电源屏至组合柜考虑2 V的压降，按4台转辙机同时动作，电源屏距组合柜按30 m考虑，电源导线截面计算如下：

2.4.4 交流转辙机电源导线截面计算

ZDJ9、S700K、ZY系列交流转辙机电源为AC 380 V，其工作电流均不大于2 A，根据转辙机的拉力不同允许控制电缆的电阻数值亦不相同，电源屏至组合柜的电源导线截面可参照ZD6直流电动转辙机的电源导线截面，此处不在赘述。

2.4.5 道岔表示电源导线截面计算

道岔表示采用BD1-7型道岔表示变压器，其额定输入电压为AC 220 V，额定容量为7 VA，额定电流为0.032 A，其中电源屏至组合柜考虑2 V的压降，按车站有100台转辙机（约20～30组联锁道岔），电源屏距组合柜按30 m考虑，电源导线截面计算如下：

2.5 站间联系电源导线截面计算

站联电路的额定电压24～60 V，以ZPW-2000A轨道电路继电器编码站联电路为例，每束站联电源给4个JPXC-1000、4个JWXC-1000、1个JWXC-1700继电器供电，工作电流如下：

2.6 信号设备电源导线截面取值参考表

在电源屏至室内组合柜、轨道柜、移频柜的供电距离为30 m的情况下，信号设备电源导线截面取值参考如表1所示。

表1 信号设备电源导线截面取值参考Tab.1 Reference table of signaling power supply conductor section value

3 结论

本文介绍了部分信号设备电源导线截面的计算与选择，并提供相应供电距离内的参考值，由于各车站电源屏到设备机柜的距离不同，需要设计者根据实际情况进行分析与计算，选取合适的电源导线截面，在满足信号系统的可靠性、稳定性及标准化等工程需求的同时，尽量做到既可降低施工难度又可降低工程投资。

针对计算机联锁设备机柜、调度集中车站分机设备、列控中心设备、信号集中监测设备分机设备等信号系统设备的电源，设计者可根据具体设备的供电需求，选取相应的电源导线截面。

在工程实施中，信号电源配线通常采用环状供电方式，即采用双路电源向设备机柜供电，如图2所示。环状供电不但提高了供电电源的可靠性，而且可以有效降低电源屏至设备机柜的线路压降。

图2 楼内电源电缆环状供电配线示意Fig.2 Schematic diagram of power supply wiring of looply connection in signaling box