市政隧道工程中供配電系統(tǒng)特點(diǎn)以及電氣設(shè)計(jì)

摘? ? 要：筆者根據(jù)相關(guān)理論知識(shí)與自身經(jīng)驗(yàn)針對(duì)隧道供配電系統(tǒng)的整體特點(diǎn)與工程設(shè)計(jì)中的相關(guān)問(wèn)題以及設(shè)計(jì)方案展開(kāi)了總結(jié)，以期在同行優(yōu)化電氣設(shè)計(jì)時(shí)為其提供參考。

關(guān)鍵詞：供配電系統(tǒng);特點(diǎn);電氣設(shè)計(jì)

1? 供配電設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

供配電設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下：（1）供電系統(tǒng)必須具備良好的可靠性，隧道一旦發(fā)生供電問(wèn)題便會(huì)導(dǎo)致人們的財(cái)產(chǎn)生命受到極大威脅，預(yù)防火災(zāi)的設(shè)計(jì)必須以一級(jí)負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)展開(kāi)，供電部門(mén)必須得提供至少兩路的獨(dú)立電源以確保供電可靠性;（2）嚴(yán)格控制設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以減少由于設(shè)備故障而誘發(fā)的安全隱患，供配電設(shè)計(jì)滿(mǎn)足能夠適應(yīng)實(shí)際環(huán)境的使用需求;（3）隧道工程不僅要科學(xué)合理地做好電氣設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，而且還需建設(shè)好與其對(duì)應(yīng)的配套工程以確保工程各部分相互協(xié)調(diào)，如消防、排水、監(jiān)控以及通風(fēng)設(shè)計(jì)等，唯有如此，才可以確保其后期運(yùn)行的高效性;（4）設(shè)計(jì)隧道照明時(shí)要全面考慮土建環(huán)境以及交通條件等，以確保照明效果的可行性與安全性，然而，由于其設(shè)計(jì)過(guò)程復(fù)雜且受多種因素影響，因此使得隧道照明受到多種條件的共同制約，這就要求相關(guān)人員在設(shè)計(jì)時(shí)必須得對(duì)影響照明功能的所有因素加以重視;（）5隧道工程具有實(shí)際使用特性，設(shè)計(jì)期間必須對(duì)使用功能與規(guī)模、通行量以及地質(zhì)條件予以綜合考慮，以確保隧道功能的實(shí)用性與電氣設(shè)備的安全性[1]。上述五個(gè)方面是供配電設(shè)計(jì)中的主要特點(diǎn)，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)由于隧道長(zhǎng)度及其環(huán)境條件的差異性，導(dǎo)致其設(shè)計(jì)方案也存在著差異，因此設(shè)計(jì)人員必須要結(jié)合工程面臨的所有特點(diǎn)來(lái)統(tǒng)籌考慮，進(jìn)而制定出針對(duì)性的隧道工程設(shè)計(jì)方案。

2? 電氣設(shè)計(jì)

2.1? 消防設(shè)計(jì)

防火設(shè)計(jì)是隧道工程必不可少的內(nèi)容，主要包括火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)與消防設(shè)施。設(shè)計(jì)時(shí)要結(jié)合實(shí)際條件來(lái)綜合考慮有無(wú)必要選擇雙電源末端切換來(lái)確保防火系統(tǒng)運(yùn)行的安全性;若選擇此種模式，則會(huì)導(dǎo)致低壓柜形成回路，進(jìn)而增加所用電纜的數(shù)量以及供電面積，從而會(huì)增加工程成本，加之隧道內(nèi)環(huán)境較為特殊，易于腐蝕并損壞末端切換箱而對(duì)切換功能造成影響，但其好處是，如果一路電纜出現(xiàn)故障，仍然能夠由另一路繼續(xù)供電以維持供電安全[2]。隧道內(nèi)電纜在實(shí)際應(yīng)用期間均為并列鋪設(shè)，一旦有一條電纜出現(xiàn)機(jī)械破損，其他的均會(huì)遭受影響，再者，各電纜均具備短路保護(hù)裝置，使得很少出現(xiàn)過(guò)流損壞事件，此間，也可選擇鎧裝電纜來(lái)預(yù)防鼠害。此外，設(shè)計(jì)供電系統(tǒng)時(shí)，變電箱內(nèi)往往會(huì)設(shè)置兩路電源，接線(xiàn)模式常選擇單母線(xiàn)分段聯(lián)絡(luò)，消防負(fù)荷首端常選擇雙電源自動(dòng)切換，采取電纜放射式供電，如此便可提升供電系統(tǒng)的可靠性。

2.2? 合理選取變壓器容量

隧道工程中變壓器是其關(guān)鍵所在，設(shè)計(jì)時(shí)必須合理選取變壓器容量，唯有如此才可維持供電安全。必須結(jié)合實(shí)際情況來(lái)選擇變壓器容量，常見(jiàn)方法為：準(zhǔn)確計(jì)量隧道變電所提供的總負(fù)荷，繼而選擇兩臺(tái)容量一致的變壓器分別分擔(dān)一半負(fù)荷，若有一臺(tái)出現(xiàn)故障則由另一臺(tái)予以承擔(dān)，以此法選取變壓器容量時(shí)必須結(jié)合總負(fù)荷率來(lái)予以確定，如此便呈現(xiàn)出了超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，對(duì)變壓器造成了較大的損傷[3]。此外，隧道用電負(fù)荷多集中于通風(fēng)與照明功能，設(shè)計(jì)可分長(zhǎng)、短期，不同隧道長(zhǎng)短期規(guī)劃的設(shè)計(jì)量差異較大，選取變壓器時(shí)難免浪費(fèi)容量，因此設(shè)計(jì)時(shí)宜先按短期負(fù)荷予以設(shè)計(jì)，若出現(xiàn)變化則可通過(guò)增設(shè)變壓器或更換大容量變壓器來(lái)完成供電需求，要求單臺(tái)變壓器必須可以承受一級(jí)負(fù)荷的全部，變壓器負(fù)載率控制于0.6～0.8，選取變壓器容量時(shí)還需分析環(huán)境可能造成的影響，可以通過(guò)降低溫度來(lái)增加其輸出功率并減少對(duì)其自身的損耗。

2.3? 變壓器保護(hù)裝置

筆者根據(jù)實(shí)際情況發(fā)現(xiàn)斷器加負(fù)荷開(kāi)關(guān)的保護(hù)方式更為實(shí)用。用電期間，保護(hù)變壓器的裝置常常以開(kāi)關(guān)的方式來(lái)切換負(fù)荷，短路保護(hù)很少發(fā)生。熔斷器加負(fù)荷開(kāi)關(guān)的形式能夠由負(fù)荷開(kāi)關(guān)來(lái)切換負(fù)荷，由熔斷器來(lái)完成短路保護(hù)，這種保護(hù)模式具有很好的快捷性與安全性，其中，限流熔斷器完成保護(hù)僅需30m/s，熔斷保護(hù)速度極快，從而展現(xiàn)出了其廣闊的應(yīng)用前景[4]。

2.4? 應(yīng)急電源

市政隧道必須嚴(yán)格防范事故隱患，必須裝置應(yīng)急電源以處理突發(fā)事件，進(jìn)而確保好消防用電、應(yīng)急照明以及監(jiān)控設(shè)備等方面的正常運(yùn)行。選取應(yīng)急電源時(shí)，要結(jié)合負(fù)荷類(lèi)型已交轉(zhuǎn)換與工作時(shí)間來(lái)綜合分析。應(yīng)急電源分為如下4種：①電網(wǎng)本身與饋電回路分開(kāi)的電源;②柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組所提供的電源;③蓄電池類(lèi)電源;④組合形式的電源。選擇電源時(shí)最重要的便是可靠安全，特別是在一些地理?xiàng)l件復(fù)雜、存在諸多隱患的隧道工程中，必須提供多種應(yīng)急電源以提升其靠性可靠性[5]。例如，當(dāng)隧道較長(zhǎng)時(shí)，若僅僅選擇柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組所提供的應(yīng)急電源，即便不會(huì)影響到供電時(shí)間，但也需要較長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換周期，一般約需15s，為了消除這種缺陷，設(shè)計(jì)時(shí)便可增置蓄電池類(lèi)型的應(yīng)急電源，滿(mǎn)足用電過(guò)渡期的需求，進(jìn)而起到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的作用。

2.5? 低壓斷路器所配置的失壓脫扣器

用電設(shè)計(jì)時(shí)可通過(guò)低壓斷路器所配置的失壓脫扣器來(lái)確保供電安全，這種形式下，若出現(xiàn)故障，則會(huì)通過(guò)削減掉一些不太重要的負(fù)荷來(lái)維持重要負(fù)荷方面的供電穩(wěn)定性，其不足之處在于，此類(lèi)裝置的部分環(huán)節(jié)必須得靠人工操作來(lái)完成，尚未達(dá)到自動(dòng)化的標(biāo)準(zhǔn)，使用起來(lái)較為麻煩[6]。此外，當(dāng)失壓脫扣器長(zhǎng)時(shí)間帶電時(shí)，會(huì)造成電能浪費(fèi)，也會(huì)出現(xiàn)較大的噪音，加之其對(duì)隧道所處環(huán)境的實(shí)際要求也相對(duì)較高，若電網(wǎng)電壓過(guò)高或過(guò)于潮濕，便會(huì)導(dǎo)致失壓脫扣器燒壞。為了有效地解決上述問(wèn)題，在電氣設(shè)計(jì)時(shí)，必須合理區(qū)分重要與非重要負(fù)荷，并將其設(shè)計(jì)于兩個(gè)不同的母線(xiàn)上，這樣一來(lái)，當(dāng)突然發(fā)生失電現(xiàn)象時(shí)，便可將非重要負(fù)荷一路母線(xiàn)所對(duì)應(yīng)的總進(jìn)線(xiàn)斷路器給跳掉，繼而由應(yīng)急電源為具有重要負(fù)荷的一路提供用電。

3? 結(jié)束語(yǔ)

隧道工程的供配電系統(tǒng)是維持隧道安全運(yùn)行的重要設(shè)施，也是處理突發(fā)事件的關(guān)鍵設(shè)施，在實(shí)際設(shè)計(jì)期間不僅要注意到其可靠性與安全性，而且還需做到方便簡(jiǎn)捷與實(shí)用性能。因此，設(shè)計(jì)人員必須結(jié)合隧道工程的實(shí)際情況來(lái)選擇與之相應(yīng)的設(shè)備并采取針對(duì)性的處理方式。此外，設(shè)計(jì)工作者也需多多參考供配電方面的新技術(shù)以及其成功應(yīng)用之案例，力爭(zhēng)持續(xù)改進(jìn)供配電系統(tǒng)的功能性與安全性。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

李?。?985—）男，漢族，廣西北流人，本科，中級(jí)工程師，要從事電力設(shè)計(jì)、配網(wǎng)規(guī)劃、項(xiàng)目咨詢(xún)等相關(guān)工作。