高速公路隧道电气工程中的供配电设计研究
- 格式：docx
- 大小：28.61 KB
- 文档页数：4
高速公路隧道电气工程中的供配电设计研究
摘要：现阶段，高速公路隧道供配电系统对确保高速公路隧道工程的稳定运行与发展具有重要意义。在高速公路隧道工程建设过程中，需要全面发挥供配电系统的应用价值。针对各项实际情况采取应对措施，确保供配电系统符合设计要求，根据实际施工情况选取设备材料，全面提升供配电系统设计的科学性、安全性和经济性。
关键词：高速公路隧道；电气工程；供配电设计
引言
在现代化公路隧道的建设和运行中，对供配电设计提出了更高的要求，传统设计思路和方法已经难以满足供配电系统稳定、节能运行的需求。需要结合实际，做好强电和弱电设计、双电源环式供配电系统设计、变压器容量设计、公路隧道照明智慧供电设计等，才能提升最终的设计效果，保证供配电系统运行的可靠性。
1 高速公路隧道电气工程中的供配电设计现状
1.1变压器保护装置选型问题
现阶段，在多数高速公路隧道供配电系统中，普遍选择配置断路器对变压器提供保护。断路器主要被用于处理电流短路问题，装置结构较为复杂、采购成本高昂。从隧道供配电系统实际运行情况来看，电力短路故障问题的出现率较低。若选择配置断路器，不但难以充分发挥装置的作用，同时还存在断路器功能单一、断开时间过程等问题，客观层面上导致隧道供配电系统存在一定的运行隐患，偶尔会出现各类电气故障问题。
1.2低压配电电缆的设计问题 系统设计工作中，没有结合当前的系统运行特点与要求等针对低压配电电缆进行科学合理的设计与开发，经常会受到各方面因素的影响出现电缆的运行问题。由于隧道之内的电缆供电距离很长，运行中会按照压降的特点选择电缆截面。但是，未能明确电缆截面的具体要求，很容易引发电力资源浪费的问题。设计人员在工作中忽视低压配电电缆的有功损耗分析与无功损耗分析，导致运营中出现很多额外的电费开支，不利于企业的良好发展与管理。
1.3变压器容量选择不当
现阶段，高速公路工程通常选择在隧道供配电系统中同时配置两台变压器，根据系统运行负荷估算值来确定变压器容量。在系统运行过程中，变压器出现电气故障问题时，将由剩余变压器全部承担系统负荷。但是，高速公路速调交通量具有阶段性特征，不同时间节点的交通量存在不可预知性与明显差异。在交通量较大时，隧道供配电系统运行负荷随之加大，对变压器容量要求较高。而在交通量较小时，系统实际运行负荷较小、变压器容量要求较为宽泛。从系统实际运行角度来看，不同阶段的负荷差值往往会达到几十千瓦。但在传统设计模式下，为保障系统稳定运行，需要配置大容量变压器，导致设备性能被浪费。
1.4应急电源设计问题
在高速公路隧道供配电系统运行过程中，受到各类因素影响，或出现各类交通安全事故时都有可能引发供配电系统出现电气故障，系统难以保持稳定运行状态。因此，需要在供配电系统中配置应急电源，在主电源供电中断后，应急电源需要在指定时间内平稳切换，恢复系统正常运行状态，这也是安装应急电源的意义所在。但一些隧道供配电系统中却存在应急电源配置不当的问题，常见设计问题包括应急电源持续时间较短、单一应急电源供电不稳定、应急电源模式与系统匹配度不足等。这些问题的存在导致系统应急电源的作用无法得到充分发挥，使供配电系统存在一定的运行隐患。
2 高速公路隧道电气工程中的供配电设计要点
2.1变压器容量设计 在公路隧道电气工程供配电系统设计中，变压器容量设计是重中之重，其设计效果直接关系到整个供配电系统运行的稳定性和可靠性。常规的设计方法为将一个隧道变电站中的总计算负荷一分为二。由两台同容量的变压器各自承担着总负荷的50%，一旦一台变压器发生故障需要检修，另一台变压器则承担全部供配电负荷。此后变压器容量设计中存在的最大问题是在公路隧道中，供配电系统负荷主要的照明负荷和通风负荷，在隧道通风设计中通常是按照一次设计、分期实施的模式建设的。因此，近期通风量相对比较小，通风负荷也就比较小。远期随着交通量的增加，通风负荷也会随之增加，近期和远期仅仅通风负荷的相差就能达到数百千瓦时，如果按照远期负荷进行设计，必然会造成巨大的浪费。在变压器容量设计中进行负荷计算时，可按照近期负荷考虑，增设变压器，或者是选择大容量的变压器来满足公路隧道远期通风负荷增加的需求。
2.2强电和弱电设计
在公路隧道电气工程供配电设计中，需要做好强电和弱电的区别设计。强电包括通风系统、照明系统、供配电系统、变电所综合自动化系统等。弱电包括通信系统、监控系统以及收费系统等。强电和弱电存在较大区别，在实际设计中应由不同的部门和设计人员共同完成。传统设计方法为通风系统、照明系统等，按照公路隧道监测系统检测到的隧道内部和外部实际情况，通过区域控制机来达到手动和自动联合控制的目的，虽然此种设计方法也可以达到统一功能的两套系统独立运行的目的，但在功能上存在重复设置的问题，而且在实际操作中，容易出现管理操作相互冲突的问题。为解决这一问题，一些设计人员提出了变电所综合自动化系统和隧道监控系统进行联网通讯的方法，从而实现资源共享。
2.3公路隧道照明智慧供电设计
照明系统是公路隧道主要的电力设备之一，由于公路隧道中的照明系统长期处于运行状态，能耗非常大，为有效降低能耗，就需要用到智慧化供电技术，在变电站上设置上位机，区域低压配电柜，在公路隧道单洞输出两条母供电回路到隧道内下位机上，并在下位机上安排原照明配电箱的位置。在进行照明系统控制中，上位机和下位机都自带实时通信功能，下位机可对每一条输出回路进行单独的开关以及调压操作，从而按照不同的照明要求进行分组照明，无需全部开启。公路隧道洞口变电所上位机按照使用功能的不同，可细分成加强照明上位机、基本照明上位机、应急监控上位机三种。应急监控上位机前段需要配置不间断的供电系统，再通过上位机的滤波处理、补偿处理、稳压处理之后，输出3.3kV单相交流到隧道下位机上。通过下位机降压到220V之后，再为照明灯具提供电力[4]。其中加强照明主要负责对公路隧道入洞和出洞位置灯具的加强处理。基本照明和应急照明下位机相互交错布置在隧道其他照明配电洞室位置，在具体的供配电操作中，应急监控下位机需要配置EPS应急电源，因此，需要单独并联为一路接入应急照明供电上位机，而下位机则可以并联成一路，接入到加强基本照明上位机。下位机经过降压之后，就能输出单相交流220V电压，为隧道照明灯具供电。
结束语
综上所述，随着我国公路体系愈发完善，公路隧道的数量不断增多，出现了很多隧道群、特长隧道。供配电系统是公路隧道施工建设的基础设施，其设计效果直接关系到公路隧道电气工程运行的可靠性和稳定性。但公路隧道电气工程供配电系统具有特殊性，常规设计方法和设计思路难以满足要求，需要结合公路隧道的实际情况，采取有效的设计方法，才能提升最终的设计效果，从而打造高品质的公路隧道工程。基于此，开展公路隧道电气工程中的供配电设计的分析研究就显得尤为必要。
参考文献：
[1]陈刚.市政隧道工程中供配电系统特点及电气设计探讨［J］.智能建筑与智慧城市，2021（10）：172-173.
[2]钱怀风,王振晓.高速公路隧道供配电系统设计中存在的问题分析[J].苏州大学,2015(06):14-15.
[3]张济洲.高速公路隧道供配电系统设计中存在的问题[J].通信电源技术,2018,35(4):133-134+136.
[4]罗洪.浅谈供配电技术在高速公路中的应用[J].中国交通信息化,2018(11):127-129.
