特長隧道機電工程供配電系統(tǒng)方案的設(shè)計方式分析

徐 超

（山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院，山西太原030012）

0 引言

近些年來，伴隨著我國高速公路里程的不斷增加，特長隧道供配電問題已經(jīng)引起人們的重視，為保證特長隧道機電工程供配電系統(tǒng)能夠更加可靠地運行，設(shè)計人員需要結(jié)合該地區(qū)的地形、地貌特點，運用先進的設(shè)計理念，不斷改進并優(yōu)化原有的隧道供配電系統(tǒng)設(shè)計方案，不斷提高特長隧道供配電系統(tǒng)方案的實施率。鑒于此，本文主要分析特長隧道機電工程供配電系統(tǒng)方案的設(shè)計方式與設(shè)計要點，以期推動我國高速公路工程能夠更加穩(wěn)定快速地發(fā)展。

1 工程概況

黎城至霍州高速公路是國家高速公路網(wǎng)G2211長治至延安聯(lián)絡(luò)線的重要組成部分，同時也是山西省“三縱、十二橫、十二環(huán)”規(guī)劃中第九橫的重要組成部分。它東接左權(quán)—黎城高速公路，西接霍州—永和高速公路。項目起點位于長治市黎城縣幸福莊村（設(shè)黎城樞紐接長邯高速），終點設(shè)于霍州市觀堆村，與霍永線辛莊樞紐連接，路線全長約151.8 km。

2 特長隧道供配電系統(tǒng)方案設(shè)計原則

2.1 安全可靠原則

對于特長隧道供配電設(shè)計人員來講，要結(jié)合隧道結(jié)構(gòu)特點，明確隧道機電工程設(shè)計要點，制定更加合理的特長隧道供配電系統(tǒng)方案。在該隧道機電工程中，設(shè)計人員要合理設(shè)計隧道通風、照明、供配電設(shè)施等[1]。隧道供配電設(shè)計人員要遵守安全可靠原則，運用先進的設(shè)計理念，不斷提升自身的隧道供配電設(shè)計水平。在該特長隧道工程中，供配電設(shè)計人員可以采用先進的供配電設(shè)備，真正達到節(jié)能環(huán)保的目的。

2.2 遠近結(jié)合原則

特長隧道供配電設(shè)計要遵守遠近結(jié)合原則，結(jié)合工程施工特點與規(guī)模，妥善處理近期工程與遠期工程之間的關(guān)系，以近期工程為主，結(jié)合隧道供配電的負荷、用電容量與供電條件，制定科學、妥善的供配電方案。由于該隧道工程的施工規(guī)模較大，在一定程度上增加了隧道供配電系統(tǒng)方案的設(shè)計難度，設(shè)計人員可根據(jù)隧道內(nèi)部變電站的運行情況，對原有的供配電系統(tǒng)方案進行合理的優(yōu)化，不斷減小外界環(huán)境因素對隧道供配電系統(tǒng)的影響，有效提升隧道供配電系統(tǒng)的安全性[2]。

3 特長隧道供配電系統(tǒng)方案的設(shè)計方式

3.1 負荷性質(zhì)及分類

想要保證特長隧道供配電系統(tǒng)能夠更加安全可靠地運行，設(shè)計人員要將供配電負荷進行合理分類。根據(jù)供電可靠性要求，本工程隧道各項電力設(shè)備負荷主要分為三類，分別是特別重要負荷、一級負荷與二級負荷，其中特別重要負荷設(shè)施主要包括隧道應(yīng)急照明設(shè)備、交通監(jiān)控設(shè)施、通風與照明控制設(shè)施、緊急呼救設(shè)施等，一級負荷設(shè)施主要包括隧道消防水泵、基本照明設(shè)備與排煙風設(shè)備等，二級負荷設(shè)備主要為加強照明設(shè)備、射流風機設(shè)備與電伴熱設(shè)施等[3]。

該隧道工程大體可分為丁家灣1#、2#和田家?guī)X隧道群，侯神嶺1#和2#隧道群，西務(wù)、杏樹坪和問腰隧道群，每個隧道群均配置完善的監(jiān)控設(shè)施。由于內(nèi)部的橫通道與應(yīng)急停車帶均采用隧道專用熒光燈，為滿足設(shè)備的負荷要求，設(shè)計人員要嚴格控制隧道燈具的防護等級，一般情況下，特長隧道燈具防護等級不能低于IP65。由于該特長隧道長度超過10 km，設(shè)計人員需在左右洞的中間位置設(shè)置特殊的燈光帶，利用特殊燈光帶的燈管效果，模仿藍天白天，以有效緩解司乘人員長時間在隧道內(nèi)行車的疲勞感。

3.2 分散式供電方案

所謂分散式供電方案，主要指的是隧道內(nèi)部的照明設(shè)備與射流風機分別供電，由于隧道內(nèi)部照明機電負荷較大，在一定程度上增加了供電難度，通過運用分散式供電方案，能有效提升特長隧道內(nèi)部的照明效果，減少電力能源的損耗。與集中式供電方案相比，分散式供電方案需要埋設(shè)地式變壓器，會在一定程度上影響隧道工程的經(jīng)濟效益[4]。

在該隧道工程中，供配電設(shè)計人員通過長治、臨汾供電公司進行綜合調(diào)差，并實地踏勘部分重要變電站，對隧道工程周圍的電網(wǎng)情況有了初步了解，制定了外部供電方案，具體內(nèi)容如下：第一，丁家灣隧道群、田家?guī)X隧道、侯神嶺隧道群位于長治市沁源縣境內(nèi)，沿線較近的有太岳110 kV站（沁源縣城北）、李元35 kV站（李元鎮(zhèn)東南，兩回35 kV進線均由太岳110 kV站引來），因此應(yīng)從李元35 kV站饋出兩回10 kV電源至侯神嶺2號隧道入口建10 kV開閉所，再從開閉所饋出10 kV至其他隧道供電；第二，西務(wù)、杏樹坪、問腰和太岳山隧道位于臨汾市古縣境內(nèi)，項目沿線有寶豐35 kV站、金堆110 kV站，由于太岳山隧道長11 km，供電方案以太岳山隧道為基點。

3.3 集中式供電方案

由于該隧道工程內(nèi)部負荷分布比較集中，在設(shè)計隧道供配電系統(tǒng)方案的過程中，設(shè)計人員可以采用集中式供電方式，在隧道負荷比較集中的地區(qū)設(shè)置變電站，各項設(shè)備的電源分別來自該變電站。變電站兩端分布高壓母線，并采取分段運行方式，變電站內(nèi)部設(shè)置高壓母線開關(guān)，如外部設(shè)備出現(xiàn)斷電故障，母線開關(guān)能夠自動閉合，為各項設(shè)備提供良好的供電負荷，真正實現(xiàn)集中控制[5]。

在該隧道工程中，通過供電與配電造價對比，結(jié)合《公路隧道交通工程設(shè)計規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，采用集中式供電方案，能夠有效提升供配電效果，減少電力資源的浪費。該特長隧道工程沿線供電點設(shè)置如表1所示。

表1 特長隧道沿線供電點設(shè)置位置

通過計算可知，在侯神嶺隧道中采用集中式供電，能夠保證全射流風機更加可靠地運行，提升全射流風機的通風性能。為保證特長隧道供配電系統(tǒng)方案得到更好的實施，設(shè)計人員要結(jié)合JTG D70—2004《公路隧道設(shè)計規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定，明確隧道供電接線方式，并結(jié)合該隧道工程地形地貌特點，采用高壓供電主接線方式進行供電，有效減少電力資源的損耗[6]。另外，由于太岳山隧道為特長隧道，屬于事故易發(fā)地區(qū)，為保證隧道運營正常和人員安全，擬在隧道出口與入口端各設(shè)置一處隧道救援站，作為第三梯隊救援力量。

采用集中式供電方式，由于變電站與隧道洞口之間的距離較小，洞內(nèi)外的溫度差異較小，具有良好的通透性，能保證各設(shè)備更加穩(wěn)定地運行。另外，集中式供電變電站與隧道內(nèi)部車道之間的距離較大，溫度、濕度更加容易控制，電力設(shè)備受外界環(huán)境影響較小，進一步提升了各項配電設(shè)備的穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

綜上，通過詳細分析集中式與分散式供電方案，能夠保證特長隧道機電工程供配電系統(tǒng)方案得到更好的實施。對于特長隧道供電設(shè)計人員來講，在實際工作中，要根據(jù)隧道工程的實際施工情況，選擇合理的設(shè)計方案，不斷提升隧道供配電系統(tǒng)的可靠性。