中欧铁路电力设计标准对比分析研究及中国标准国际化建议.pdf
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1、2023年第4期 总第174期中欧铁路电力设计标准对比分析研究及中国标准国际化建议*刘诗慧1,夏 炎2,朱飞雄3(1中国铁路经济规划研究院有限公司 工程师、博士,北京 100038;2中国铁路经济规划研究院有限公司 高级工程师,北京100038;3中国铁路经济规划研究院有限公司 正高级工程师,北京 100038)摘 要:为明确中国和欧盟在铁路电力设计标准上的差异,促进我国铁路标准与国际接轨,系统梳理中国和欧盟铁路电力主要设计标准内容,选取电力专业9项主要技术指标,分析其在标准规定、制定依据等方面的等效性与差异性,并对差异内容和原因进行具体分析。提出了中国电力标准制修订及标准国际化建议:参照欧洲
2、电力设计的理念,建议我国电力设计标准今后制修订时,可以对不同应用和造价情况进行分类要求,以改善标准技术经济性,提升标准的国际通用性;同时在国际标准中适时引入我国电力设计标准高安全性、高稳定性、适当备用的科学理念和先进经验。关键词:电气化铁路;欧洲标准;电力;设计标准;国际化;对比分析文献标识码:A 文章编号:1004-9746(2023)04-0044-060引言近年来,我国高速铁路建设取得了重大技术突破,高速铁路总里程世界第一,高速铁路技术世界领先1。助力“一带一路”中国铁路海外工程2,增强中国标准国际影响力至关重要3。欧盟铁路标准在全世界范围内具有广泛的影响力,有必要开展中国与欧盟标准的对
3、比分析。系统梳理欧盟铁路电力主要设计标准体系框架及主要标准内容,选取电力专业9项主要技术指标,对比分析中国和欧盟电力主要*基金项目:中国国家铁路集团有限公司科技研究计划课题“中国与欧盟铁路基础设施主要设计标准与建设管理模式对比研究”(K2020B003)Industry Standard ResearchIndustry Standard ResearchIndustry Standard ResearchIndustry Standard ResearchIndustry Standard ResearchIndustry Standard ResearchIndustry Standard
4、 ResearchIndustry Standard ResearchIndustry Standard ResearchIndustry Standard ResearchIndustry Standard ResearchIndustry Standard ResearchIndustry Standard ResearchIndustry Standard ResearchIndustry Standard ResearchIndustry Standard ResearchIndustry Standard ResearchIndustry Standard ResearchIndus
5、try Standard ResearchIndustry Standard ResearchIndustry Standard ResearchIndustry Standard ResearchIndustry Standard ResearchIndustry Standard ResearchIndustry Standard ResearchIndustry Standard ResearchIndustry Standard ResearchIndustry Standard ResearchIndustry Standard ResearchIndustry Standard R
6、esearchIndustry Standard Research行业标准研究Comparative Analysis of China-Europe Railway Electric Power Design Standards and Suggestions for Internationalization of Chinese Stan-dardsLIU Shihui1,XIA Yan2,ZHU Feixiong3(1 China Railway Economic and Planning Research Institute Co.,Ltd.,Engineer,Beijing 1000
7、38,China;2 China Railway Economic and Planning Research Institute Co.,Ltd.,Senior Engineer,Beijing 100038,China;3 China Railway Economic and Planning Research Institute Co.,Ltd.,ProfessorateSenior Engineer,Beijing 100038,China)Abstract:In order to clarify the differences between China and the Europe
8、an Union in railway electric power design standards and promote the integration of Chinas railway standards with international standards,the main design standards for railway electric power in China and the European Unionare systematically sorted out.Nine main technical indicators are selected to an
9、alyze their equivalence and differences in standard regulations,formulation basis,and other aspects.And the contents and reasons for the differences are analyzed in detail.Meanwhile,we propose suggestions for the revisionand internationalization of Chinas power standards.That is,referring to the con
10、cept of European power design,it is suggested that in the future revisionof Chinas power design standards,classification requirements can be made for different applications and cost situations to improve the technical andeconomic efficiency of the standards and enhance the international universality
11、 of the standards.At the same time,we will duly introduce to internationalstandards the scientific concepts and advanced experience of high security,high stability,and appropriate backup of our power design standards.Key words:electrified railway;European standards;electric power;design standards;in
12、ternationalization;comparative analysis44设计标准在标准规定、制定依据等方面的等效性与差异性,系统总结标准差异性产生原因;并提出中国电力标准制修订及标准国际化工作建议。1中欧铁路电力标准中国铁路标准体系中区分工程建设标准和产品标准。工程建设标准一般按设计、施工、验收等阶段进行划分。其中设计标准是工程建设的基础标准,是制定施工、验收标准的依据。基于此,本文重点对设计标准进行研究。中国铁路电力作为一个独立系统,有系统性的铁路电力设计标准,在遵循我国电力行业的相关电气标准基础上,根据铁路的特点和需求进行了细化,对供配电系统、电气照明和接地等内容进行了规定,确保
13、了除列车以外的铁路用电设施所需电能。欧洲铁路标准体系不严格区分为产品标准和工程建设标准,工程建设标准也未明确按设计、施工等阶段进行划分。铁路电力与其他工业及民用的电力一样,都是通用的电力工业中的一部分,一般参照低压电力系统标准执行,少数情况下,标准中有单独适用于铁路系统场景的规定。本次研究重点针对中欧铁路电力工程中的设计措施进行对比分析,涵盖主要设计标准见表1、表2。标准名称通过公共配电网供电的特性低压电气装置-第1部分:基本原则、一般特性的评估、定义光和照明-工作场所照明照明设备-应急照明标准号EN 50160IEC 60364-1EN 12464EN 1838标准主要对比内容电压的主要特性
14、10低压电气装置的设计11室内外工作场所的照明要求12-13应急逃生照明、安全标示的要求14表2 欧盟使用的铁路电力标准表1 中国使用的铁路电力标准标准名称电能质量电压波动和闪变三相电压允许不平衡度铁路电力设计规范高速铁路设计规范铁路照明设计规范铁路防雷及接地工程技术规范标准号GB/T12326GB/T15543TB 10008TB 10621TB 10089TB 10180标准主要对比内容电压波动和闪变的限值4三相电压不平衡的限值5铁路电力工程设计技术6高速铁路电力设计技术7铁路照明设计技术8铁路防雷及接地工程设计92中欧铁路电力标准对比及分析通过对电力专业中国和欧盟设计标准的研究,确定了供
15、电方式、备用电源、供电电压偏差允许值、谐波电压、电压允许不平衡度、电压闪变、室内外推荐照度、应急和备用照明、接地等9项主要对比技术指标。这些指标基本涵盖了电力供应的保障性、安全性、稳定性和实用性几个重要维度,具有代表性,重点进行分析。2.1 供电方式铁标TB 10621规定采用集中供电方式,沿铁路线每隔4060 km设置一座10 kV配电所,全线设置两路10 kV电力贯通电缆线路,构成铁路独立的中压供配电系统。区间用电点处设置箱式变电站供电。欧洲则无统一标准规定供电方式,有几种典型的供电方式。对于设置铁路电力独立供电系统的采用集中供电方式,如德国铁路电力中压供电系统属于德国铁路能源公司,沿线铁
16、路设置两条10 kV线路。对于未设置铁路电力独立供电系统的国家,一般根据国情和负荷点的间距,采用就近由地方电力公司接引电源的分散供电方式,如法国铁路沿线有两路地方电力公司的 63/20 kV 电源且负荷间距在10 km左右,为此法国采用就近接引电源方式。供电模式与本国国情、铁路的用电负荷情况、公用电网发展程度关系很大。2.2 备用电源中国铁路电力重要负荷主要从公用电网接引两路可靠独立中压电源互为备用,保证供电可靠性;一些重要的一级负荷如信号、变电所操作电源等,另设蓄电池作为独立电源;特大型站房等少部分特别重要负荷引入第三路电源,并且设置自备柴油发电机中欧铁路电力设计标准对比分析研究及中国标准国
17、际化建议刘诗慧,夏 炎,朱飞雄452023年第4期 总第174期组作为备用电源。欧盟国家在备用电源上没有统一要求,备用电源的方式有另一路电网电源、柴油发电机、蓄电池等几种形式。备用电源方面,整体而言中国要比德国、法国、西班牙等欧盟国家的要求更高一些。2.3 供电电压偏差允许值铁标TB 10008中规定的电压偏差允许值为,35kV及以上,正负偏差绝对值总计不超过10%的额定值;10 kV及以下,为额定值的7%;220 V单相,为额定值的+7%/-10%。非正常情况下,为额定值的10%。欧盟标准EN 50160中对低压电源电压变化的规定为在正常情况下,偏差不超过正常值的10%。供特定的远程用户使用
18、等特殊情况下,电压变化不应超过正常电压的+10%/-15%。不同电压等级下,中国标准的电压偏差允许值存在差别,电压等级越高,供电电压偏差允许值越小。欧盟标准没有对此做严格区分。中国标准和欧盟标准对非正常情况下的电压偏差允许值都有所放松,但中国标准的供电电压偏差允许值低于欧盟标准,更严格。2.4 谐波电压铁标TB 10008中规定20 kV、10 kV的谐波畸变率上限,总谐波 4%,奇次谐波 3%,偶次谐波 1.6%;0.38 kV 的谐波畸变率上限,总谐波 5%,奇次谐波3.8%,偶次谐波1.3%。欧盟标准 EN 50160 中规定,在正常运行条件下,95%的情况下,谐波电压值应小于或等于以下
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