市政隧道工程中供配電系統(tǒng)特點以及電氣設(shè)計

鄧姍姍

摘 要：隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，對交通的要求也在不斷提高，一些市政隧道工程也隨之增加，為了更好地發(fā)揮城市功能，就要對市政隧道工程的質(zhì)量進行合理掌控，其中最重要的就是供配電系統(tǒng)的設(shè)計。下面作者結(jié)合多年的工作經(jīng)驗和一些理論知識對市政隧道工程供配電系統(tǒng)的特點、設(shè)計過程的主要問題及具體的設(shè)計方案進行科學(xué)解讀，為相關(guān)的工作人員提供參考，優(yōu)化市政隧道工程的電氣設(shè)計，提高后續(xù)的服務(wù)質(zhì)量與管理水平。

關(guān)鍵詞：市政隧道工程；供配電設(shè)計；特點；建議

引言

市政隧道工程的規(guī)模和數(shù)量在不斷增加，對工程的質(zhì)量要求也在不斷提高。因此，在具體建設(shè)過程中對各個環(huán)節(jié)都要合理把握，準確定位，從設(shè)計、施工到后期的維護和管理都要有相應(yīng)的措施為其提供保障。尤其是供配電系統(tǒng)，在設(shè)計的過程中要根據(jù)實際情況進行專業(yè)的設(shè)計，滿足隧道工程對供配電系統(tǒng)的使用要求，對各個環(huán)節(jié)都要準確把握，采取針對性的措施，滿足相關(guān)的技術(shù)要求和設(shè)計標準，只有這樣才能保證隧道供配電系統(tǒng)的安全運行。

1 市政隧道工程中供配電系統(tǒng)的特點

市政隧道工程中的供配電設(shè)計不同于其他工程，環(huán)境復(fù)雜，在設(shè)計時技術(shù)要求較高，經(jīng)過總結(jié)，主要的特點有以下幾方面：

首先就是對供電可靠性的要求較高。市政隧道工程中的供電一旦出現(xiàn)問題，將對人民的生命和財產(chǎn)造成較大損失，特別是對于火災(zāi)的預(yù)防更為重要，所以按照國家的相關(guān)規(guī)定，隧道工程的供配電系統(tǒng)設(shè)計要按照一級負荷進行，供電部門要提供不小于兩路的獨立電源，保證供電的可靠性；其次是對于一些規(guī)模較大的隧道工程在具體設(shè)計時所涉及到的設(shè)備較多，需要進行嚴格的質(zhì)量控制，減少設(shè)備故障所產(chǎn)生的安全問題，并能滿足使用要求，適應(yīng)實際環(huán)境；再次是對于市政隧道工程除了電氣設(shè)計環(huán)節(jié)要做到科學(xué)合理之外，還要注重相應(yīng)的配套工程的建設(shè)，必須保證相互間的協(xié)調(diào)性，只有這樣，才能保證后期的高效優(yōu)質(zhì)運行。比如說排水工程、消防設(shè)計、通風(fēng)設(shè)計、監(jiān)控設(shè)計等等；另外是隧道照明設(shè)計時要充分考慮環(huán)境條件、土建設(shè)計、交通狀況等等，設(shè)計過程中的影響因素較多，設(shè)計過程較為繁雜；最后是隧道工程具有一定的特性，在設(shè)計時還要考慮隧道的使用功能、通行量、規(guī)模大小、地質(zhì)條件等情況。

2 市政隧道工程供配電系統(tǒng)的電氣設(shè)計

2.1 消防負荷雙電源末端切換的合理設(shè)計

在市政隧道工程中都會涉及到防火設(shè)計，保證能及時發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患，及時撲滅，使用的主要就是消防設(shè)施和火災(zāi)報警系統(tǒng)，在設(shè)計時是否應(yīng)該采用雙電源末端切換的方式來保證防火系統(tǒng)的安全運行非常重要，雖然相關(guān)的設(shè)計規(guī)范對此沒有進行明確規(guī)定，但是作者認為要根據(jù)實際情況進行綜合考慮。如果使用此種模式將會使低壓柜出現(xiàn)回路，增加電纜的使用數(shù)量，增大供電面積，造成工程成本的大幅度增加，且由于隧道內(nèi)的環(huán)境特殊，容易對末端切換箱造成腐蝕和損壞，影響切換功能，但是使用此種模式之后，可以在一路電纜發(fā)生故障時，仍可由另一路繼續(xù)供電，保證供電安全。在實際應(yīng)用過程中，隧道內(nèi)的電纜基本都處于并列鋪設(shè)的狀態(tài)，一旦其中一條發(fā)生機械破壞，其他也會受到影響，且每條電纜都有短路保護裝置，過流損壞的現(xiàn)象較少，為了防止鼠害，還可以采用鎧裝電纜。除此之外，在供電系統(tǒng)設(shè)計時，隧道工程變電所內(nèi)都會設(shè)置兩路電源，采用單母線分段聯(lián)絡(luò)的接線模式，在消防負荷的首端采取雙電源自動切換的設(shè)計方式，使用電纜放射式供電，這樣一來，可以加強供電的可靠性。

2.2 變壓器的容量選取

市政隧道工程中所用到的電力設(shè)備較多，變壓器是其中的關(guān)鍵，在設(shè)計時，對變壓器的容量選取要科學(xué)合理，只有這樣才能保證供電安全。變壓器容量的選擇要根據(jù)實際的情況來確定，最常用的選擇方法是對隧道變電所的總負荷進行準確計量，然后用兩臺容量相同的變壓器進行分別承擔(dān)，每臺變壓器承擔(dān)一半的負荷，一旦其中一臺變壓器發(fā)生問題時，可以先由另一臺進行承擔(dān)，此種方法要求變壓器容量選取時要按照整體負荷量來確定，這樣就出現(xiàn)了超負荷運轉(zhuǎn)的情況，對變壓器損傷較大。除此之外，隧道內(nèi)的用電負荷主要集中于照明和通風(fēng)兩方面，在設(shè)計時分長期和短期，由于隧道的不同，長短期之間的規(guī)劃設(shè)計量會存在著較大的差異，在進行變壓器選取時會造成一定的容量浪費，所以在設(shè)計時建議先按短期負荷進行設(shè)計，一旦發(fā)生變化，可以通過更換大容量變壓器或者是增設(shè)變壓器來滿足用電需求，單臺變壓器的容量要能承受全部一級負荷，變壓器的負載率在0.6～0.8之間，在變壓器容量選取時還要考慮到環(huán)境因素的影響，降低溫度可以提高變壓器的輸出功率，減少對變壓器的損耗。

2.3 變壓器的保護裝置設(shè)計

在供配電系統(tǒng)中，保護裝置是保證電力系統(tǒng)運行安全的關(guān)鍵，變壓器的保護裝置多采用斷路器，對于負荷開關(guān)加熔斷器的模式采用的較少，但作者根據(jù)對比得出，后者優(yōu)點較多，更為實用。實際用電過程中，使用開關(guān)進行負荷切換的現(xiàn)象發(fā)生較多，短路保護發(fā)生的相對較少。負荷開關(guān)加熔斷器的形式可以由負荷開關(guān)來進行負荷切換，由熔斷器來進行短路保護，且限流熔斷器可在10ms內(nèi)完成保護，應(yīng)用前景廣闊，有些城市還對此進行了明文規(guī)定。比如說深圳市供電部門規(guī)定：單臺變壓器容量不大于1600kVA時，保護措施采取負荷開關(guān)加熔斷器的形式，當單臺變壓器的容量大于1600kVA時，可以采用斷路器進行保護，對于公路隧道，要根據(jù)實際情況和相關(guān)規(guī)范進行針對性的選取保護方案，根據(jù)10kV供電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范中的要求，對于容量不大于500kVA的配電變壓器，可以采用高壓熔斷器來保護，當配電變壓器的容量高于500kVA時，適宜使用高壓斷路器。

2.4 應(yīng)急電源設(shè)計

公路隧道要注意事故隱患的防范，需要設(shè)置應(yīng)急電源，應(yīng)對突發(fā)情況，保證應(yīng)急照明、消防用電、監(jiān)控設(shè)備等正常工作。在設(shè)計時，應(yīng)急電源選取要根據(jù)隧道的應(yīng)急負荷類型、轉(zhuǎn)換時間、具體的工作時間等方面進行綜合考慮。在通常情況下，用于隧道應(yīng)急電源的有以下四種，來自電網(wǎng)本身的與饋電回路分開的電源、采用柴油機發(fā)電機組的應(yīng)急電源、利用蓄電池作為電源、組合類型的應(yīng)急電源，在進行電源選擇時最主要的就是安全可靠，尤其是一些地理環(huán)境復(fù)雜，隱患較大的隧道工程，在具體設(shè)計時要采取多種應(yīng)急電源，增加可靠性。比如說一些長度較大的隧道，如果只采取柴油發(fā)電機組作為應(yīng)急電源，雖然可以不受供電時間的影響，但是需要的轉(zhuǎn)換周期相對較長，在15s左右，為了解決這一不足之處，在設(shè)計時可以添加蓄電池應(yīng)急電源，來維持過渡期的電量需求，形成優(yōu)勢互補。

2.5 低壓斷路器的失壓脫扣器設(shè)計

為了保證隧道的供電安全，在具體設(shè)計時，可以使用低壓斷路器的失壓脫扣器附件，一旦發(fā)生問題，將會減去一些非重要負荷，保證重要負荷供電的穩(wěn)定性，但是這種裝置有些環(huán)節(jié)需要人工操作，并沒有形成自動化的模式，麻煩較大。除此之外，失壓脫扣器處于長時間帶電的狀態(tài)，噪音較大，浪費電能，對隧道環(huán)境要求較高，一旦過于潮濕或者電網(wǎng)電壓升高，就會燒壞失壓脫扣器，針對于這種情況，建議在設(shè)計時將重要負荷和非重要負荷設(shè)計在不同的母線之上，當突然失電時，跳掉非重要負荷母線總進線斷路器，然后由應(yīng)急電源對重要負荷進行供電。

3 結(jié)束語

市政隧道工程中的供配電系統(tǒng)尤為重要，是保證隧道安全運行，應(yīng)對突發(fā)情況的關(guān)鍵設(shè)施，在具體設(shè)計過程中要注重安全性、可靠性、簡捷方便、經(jīng)濟實用，這就要根據(jù)隧道的實際情況來進行相關(guān)設(shè)備的選擇和方式的確定。除此之外，設(shè)計人員還要多參考一些供配電的新技術(shù)和成功案例，不斷地改善隧道供配電設(shè)計。

參考文獻

[1]葉新民.淺析市政長隧道低壓電氣設(shè)計與計算[J].江西建材，2017（02）：219-220.

[2]許 .交通工程供配電系統(tǒng)設(shè)計與新技術(shù)應(yīng)用研究[J].交通工程，2013（10）：107-108.

[3]李學(xué)剛.鐵特長隧道的中壓配電方案研究[J].高速鐵路技術(shù)，2013（02）.