高速公路機(jī)電工程供配電施工技術(shù)探討

熊劍

摘要：為提高高速公路的應(yīng)用效果，有關(guān)部門在高速公路建設(shè)過程中增設(shè)了機(jī)電系統(tǒng)，主要包括監(jiān)控系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、供配電設(shè)備和通信系統(tǒng)。這些機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用可以使公路承擔(dān)更多的作用，對(duì)規(guī)范交通具有重要意義。高速公路機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)投資大，專業(yè)技術(shù)應(yīng)用多領(lǐng)域。設(shè)備的種類、分布范圍、安裝環(huán)境等各不相同。同時(shí)，由于這些設(shè)備使用過度，故障概率高，且維修時(shí)間短，任務(wù)過重，給公路機(jī)電設(shè)備的維修帶來了嚴(yán)重障礙。

關(guān)鍵詞：高速公路;機(jī)電工程;供配電;施工技術(shù)

導(dǎo)言：

隨著高速公路的建設(shè)和發(fā)展，人們對(duì)機(jī)電工程建設(shè)提出了更高要求，需要通過保證機(jī)電工程設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行提供更加優(yōu)質(zhì)的出行服務(wù)。而機(jī)電工程設(shè)備運(yùn)行需要依靠供配電系統(tǒng)提供能源。想要保證機(jī)電工程正常發(fā)揮作用，就要保證系統(tǒng)能夠提供穩(wěn)定供電服務(wù)。因此，需要加強(qiáng)供配電技術(shù)的分析，做好配套供配電系統(tǒng)的安裝，為高速公路的正常運(yùn)行提供技術(shù)保障。

1 高速公路機(jī)電工程供配電系統(tǒng)分析

高速公路機(jī)電工程由信息采集子系統(tǒng)、監(jiān)控中心、收費(fèi)系統(tǒng)等系統(tǒng)組成，用于實(shí)現(xiàn)高速公路的各種功能。每個(gè)系統(tǒng)包含大量的設(shè)備、設(shè)施，如信息采集子系統(tǒng)包括應(yīng)急電話、天氣探測器、通信系統(tǒng)包括光纜、通信電源等，都需要安全穩(wěn)定的供配電系統(tǒng)提供電力保障。從本工程供配電系統(tǒng)組成來看，主要分為輸配電線路和配電室兩部分，包括通風(fēng)、照明及沿線各種供配電設(shè)備設(shè)施，滿足全線建設(shè)、運(yùn)營、維護(hù)用電需求[1]。在供配電系統(tǒng)的實(shí)際建設(shè)中，還應(yīng)重點(diǎn)為服務(wù)區(qū)的監(jiān)控設(shè)備、通信設(shè)備、照明和道路養(yǎng)護(hù)設(shè)施供電，保證高速公路機(jī)電工程的正常運(yùn)行。因此，在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)根據(jù)機(jī)電工程的負(fù)荷要求，合理選擇供配電技術(shù)，技術(shù)先進(jìn)，制定經(jīng)濟(jì)合理、安全的供配電技術(shù)方案，為機(jī)電工程的運(yùn)行提供保障。

2高速公路機(jī)電工程概述

2.1機(jī)電工程是高速公路的主要內(nèi)容，機(jī)電工程在高速公路中起著非常重要的作用，是其他系統(tǒng)無法替代的。要?jiǎng)?chuàng)建高質(zhì)量的機(jī)電工程，首先要了解其主要內(nèi)容，通過對(duì)其內(nèi)容和功能特點(diǎn)的分析，采取合理的方式，對(duì)機(jī)電工程施工進(jìn)行有效的控制，從而減少質(zhì)量問題的發(fā)生。就目前我國高速公路機(jī)電工程而言，主要包括以下幾個(gè)系統(tǒng)：（1）監(jiān)控系統(tǒng)一般由監(jiān)控中心設(shè)施、外場傳感設(shè)備和外場發(fā)布設(shè)備組成;（2）通信系統(tǒng)由通信機(jī)房設(shè)施組成，傳輸系統(tǒng)、交換系統(tǒng)等。這個(gè)系統(tǒng)在整個(gè)機(jī)電工程中尤為重要，相當(dāng)于神經(jīng)中樞。各系統(tǒng)之間的信息交互依賴于通信系統(tǒng)（3）收費(fèi)系統(tǒng)由收費(fèi)島設(shè)施、收費(fèi)站設(shè)施和清算系統(tǒng)組成（4）照明和供配電系統(tǒng)是保障各系統(tǒng)就地、近距離和遠(yuǎn)距離供電的支撐系統(tǒng)。以上四個(gè)系統(tǒng)還包含了隧道機(jī)電工程的內(nèi)容，是公路機(jī)電工程工作的主要基礎(chǔ)。通過這些內(nèi)容可以看出，高速公路機(jī)電工程具有一定的復(fù)雜性，涉及面廣。在進(jìn)行機(jī)電工程施工時(shí)，人員要有足夠的能力，管理人員還要綜合考慮各種施工因素，努力建設(shè)一個(gè)合格的高速公路機(jī)電工程。

2.2高速公路機(jī)電工程的特點(diǎn)高速公路機(jī)電工程的施工具有以下特點(diǎn)：（1）包含了大量的集成設(shè)備，由于高速公路特殊的運(yùn)行特點(diǎn)，這些設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性會(huì)直接影響到整個(gè)機(jī)電工程的運(yùn)行效果，所以設(shè)備選型質(zhì)量要求較高;（2）我國幅員遼闊，高速公路建設(shè)的各環(huán)節(jié)會(huì)遇到各種地質(zhì)環(huán)境和氣候環(huán)境，這樣的建設(shè)特點(diǎn)，給機(jī)電工程設(shè)備提出了更高的要求，設(shè)備必須要具備足夠強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)及防護(hù)能力;（3）機(jī)電工程本身屬于一個(gè)整體，必須要保證機(jī)電工程施工的整體性和連貫性，其中的各項(xiàng)工作常復(fù)雜，尤其是在一些工序的連接處，更是對(duì)技術(shù)提出了非常嚴(yán)格的要求，哪個(gè)工序施工出現(xiàn)了質(zhì)量問題，就可能會(huì)直接影響到機(jī)電工程的整體性，從而降低機(jī)電工程的運(yùn)行效果。例如：通信光纜熔接，如果之前硅芯管敷設(shè)及手孔井施工過程沒有銜接好，將會(huì)影響熔接的實(shí)施。另外，高速公路機(jī)電工程的工期非常緊張，機(jī)電工程項(xiàng)目經(jīng)理必須具備更好的質(zhì)量管理及應(yīng)變能力’合理安排工期，在短時(shí)間內(nèi)不僅要完成機(jī)電工程中各分部分項(xiàng)工程，而且需要預(yù)留出一定的時(shí)間，對(duì)各種設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)調(diào)，保證設(shè)備和系統(tǒng)處于正常運(yùn)行的狀態(tài)。這樣的特點(diǎn)進(jìn)一步增加了機(jī)電工程施工的難度，因此，一定要重視質(zhì)量控制管理。

3公路機(jī)電工程配電的主要問題

3.1 施工工藝節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)階段，主要依據(jù)設(shè)計(jì)文件和建筑材料的驗(yàn)證。在初步勘察資料的基礎(chǔ)上，根據(jù)合同條款和初步設(shè)計(jì)系統(tǒng)的具體分析，設(shè)計(jì)單位和設(shè)備供貨商提出改造方案。經(jīng)過多次溝通，保證了雙方的正常工作。規(guī)劃和安裝應(yīng)考慮其他相關(guān)規(guī)劃和項(xiàng)目評(píng)估方案，以便最終批準(zhǔn)采購和建設(shè)項(xiàng)目。

3.2監(jiān)控系統(tǒng)

公路監(jiān)控系統(tǒng)由信息采集系統(tǒng)、公路指揮中心和信息共享系統(tǒng)組成。這是一個(gè)封閉的系統(tǒng)，它可以分析車輛的行駛狀態(tài)，并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的方向數(shù)據(jù)，給駕駛員提供相應(yīng)的建議。由于距離和環(huán)境的復(fù)雜性，控制點(diǎn)會(huì)分散。因此，為了保證所提供信息的質(zhì)量，對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的要求和適應(yīng)性都很高。完善質(zhì)量控制體系，基于玻纖傳輸介質(zhì)和高速公路雙天線設(shè)備的信號(hào)傳輸技術(shù)，各傳輸控制中心應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境進(jìn)行分組?，F(xiàn)代監(jiān)控系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：在緊急情況下，監(jiān)控系統(tǒng)能夠快速可靠地捕捉歷史信息，做出更好更快的響應(yīng)。它不僅限于道路監(jiān)控系統(tǒng)，還可以與其他系統(tǒng)集成共享。

3.3設(shè)備連接控制元件

做好電氣設(shè)備的接地保護(hù)，確保接地后電網(wǎng)可靠運(yùn)行。在今后的工作中，要確定土地保護(hù)和設(shè)備排放，確保各級(jí)管道之間的連接。

3.4外部電氣控制

高速公路配電系統(tǒng)距離較近，應(yīng)將監(jiān)測電源順序輸入電網(wǎng)，以保證其與發(fā)電機(jī)組的供電順序一致。雖然變壓器的變化大于設(shè)定值，但輸出電壓不應(yīng)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.5嵌入式機(jī)電設(shè)備

在建立模型時(shí)，最重要的任務(wù)是制定工作路線。為了提高今后的工作質(zhì)量，需要合理選擇電路照明和配置。低粘結(jié)澆注桿的主要作用是在預(yù)制構(gòu)件上鋪設(shè)道路機(jī)電安裝線路，從而有效地實(shí)現(xiàn)管道施工。雖然要提高道路運(yùn)輸機(jī)電工程的安全性，但要嚴(yán)格檢查開關(guān)和接地線。工作結(jié)束后，一定要認(rèn)真復(fù)查相關(guān)工程質(zhì)量，一旦發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)，要及時(shí)糾正。檢查結(jié)構(gòu)時(shí)，如果已建立的連接已分離，應(yīng)立即修復(fù)結(jié)構(gòu)。

4高速公路機(jī)電工程供配電系統(tǒng)施工技術(shù)分析

通過上文的分析可以得知供配電系統(tǒng)在機(jī)電工程中的重要性，在實(shí)際的供配電施工過程中，必須要使用相應(yīng)的技術(shù)，同時(shí)，還需要遵循一定的原則，只有這樣才能達(dá)到提升供配電系統(tǒng)施工效果的目的。可以從以下幾個(gè)方面來開展相關(guān)工作。

4.1 前期勘察

供配電系統(tǒng)施工前，必須進(jìn)行現(xiàn)場勘察工作，這一點(diǎn)非常重要?？辈旃ぷ鞯男Ч麑⒅苯佑绊懝┡潆娤到y(tǒng)的整體建設(shè)效果。首先，項(xiàng)目各方應(yīng)共同調(diào)查現(xiàn)場環(huán)境，包括施工方、設(shè)計(jì)方和監(jiān)理方。根據(jù)現(xiàn)場條件調(diào)查結(jié)果，審查設(shè)計(jì)單位制定的設(shè)計(jì)方案，召開相關(guān)會(huì)議，論證施工方案的內(nèi)容，重點(diǎn)分析各種施工技術(shù)應(yīng)用的合理性和可行性，為以后的供配電系統(tǒng)建設(shè)打下良好的基礎(chǔ)。其次，在現(xiàn)場調(diào)查過程中，要找出可能影響供配電系統(tǒng)建設(shè)的各種因素，在施工前消除這些因素，避免各種不利因素影響供配電系統(tǒng)建設(shè)。根據(jù)這些因素，及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案和施工方案，確保供配電系統(tǒng)的施工順利進(jìn)行，為公路各種設(shè)備提供穩(wěn)定的供電。

4.2加強(qiáng)物資設(shè)備管理

在供配電系統(tǒng)建設(shè)過程中，需要使用大量的材料和設(shè)備。如果這些材料和設(shè)備出現(xiàn)問題，將直接影響供配電系統(tǒng)建設(shè)的效果，給機(jī)電工程的運(yùn)行帶來嚴(yán)重影響。施工方應(yīng)加強(qiáng)對(duì)各種材料、設(shè)備的檢查，確保這些設(shè)備、材料能滿足實(shí)際施工需要，避免因材料、設(shè)備問題造成供電問題。以高壓柜、變壓器、電纜為重點(diǎn)，對(duì)這些供電設(shè)備、材料進(jìn)行深入檢查，確保外觀、性能無問題。在保證設(shè)備材料質(zhì)量的前提下，方可正式進(jìn)入施工階段。

4.3施工管理

在供配電系統(tǒng)施工過程中，管理者要注重細(xì)節(jié)，嚴(yán)格監(jiān)督各項(xiàng)工作，確保各項(xiàng)施工技術(shù)得到有效實(shí)施。電纜穿越道路邊溝時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)的防護(hù)措施。一般情況下，先在溝底敷設(shè)鋼管，再沿鋼管敷設(shè)電纜，這樣可以有效地保護(hù)電纜。在隧道內(nèi)敷設(shè)電纜時(shí)，必須采用支架敷設(shè)。在供配電系統(tǒng)建設(shè)過程中，應(yīng)重點(diǎn)抓好隧道內(nèi)應(yīng)急照明供電回路的建設(shè)。為了提高供電的穩(wěn)定性和安全性，在這個(gè)施工環(huán)節(jié)，我們需要使用阻燃電纜來防火。隧道內(nèi)施工是供配電系統(tǒng)施工的重點(diǎn)。由于隧道內(nèi)環(huán)境復(fù)雜，在實(shí)際施工過程中，必須保證施工安全和供配電系統(tǒng)的運(yùn)行。第二節(jié)母線應(yīng)配備轉(zhuǎn)換開關(guān)。通過該開關(guān)的應(yīng)用，可以在外部電源中斷的情況下實(shí)現(xiàn)電路的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。供配電系統(tǒng)中的備用發(fā)電機(jī)將投入使用，自行發(fā)電，以保證機(jī)電工程中的各種設(shè)備能正常運(yùn)行。在供配電系統(tǒng)施工過程中，施工方應(yīng)與其他系統(tǒng)的施工方進(jìn)行溝通，協(xié)調(diào)施工，避免不同系統(tǒng)施工的沖突。特別是在隧道施工過程中，隧道施工方應(yīng)預(yù)留供配電系統(tǒng)施工所需的管道、設(shè)備安裝空間，以保證后續(xù)施工順利完成。

4.4 配電設(shè)備的進(jìn)場和存放

配電設(shè)備和相關(guān)施工材料的質(zhì)量影響到整個(gè)施工的質(zhì)量 和水平，為滿足機(jī)電工程的建設(shè)施工需求，在設(shè)備及施工材料 進(jìn)入施工場地后，需要對(duì)設(shè)備及材料的質(zhì)量進(jìn)行再次審查，確 保質(zhì)量合格的設(shè)備進(jìn)入施工現(xiàn)場，做好驗(yàn)收工作。 現(xiàn)場驗(yàn)收主要是對(duì)設(shè)備的品牌、型號(hào)，設(shè)備及材料的數(shù) 量，包裝完整性、合格證書等進(jìn)行檢查，確保與合同書上的一 致，并查看設(shè)備及材料是否出現(xiàn)損壞，進(jìn)行加電測試。 進(jìn)行質(zhì)量抽查工作，針對(duì)存疑的材料和設(shè)備，進(jìn)行現(xiàn)場隨 機(jī)抽查，對(duì)配合權(quán)威的監(jiān)測機(jī)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測。 對(duì)不合格的設(shè)備和材料，禁止進(jìn)入施工現(xiàn)場。此外，還要 重視做好材料設(shè)備的存儲(chǔ)工作，對(duì)于特殊施工材料，做好防 潮、防水等，以確保質(zhì)量。

4.5 施工安裝

供配電設(shè)備安裝之前，需要仔細(xì)檢查設(shè)備，確保設(shè)備施工滿足圖紙要求。在配電房內(nèi)設(shè)備施工安裝中，需要結(jié)合圖紙的設(shè)計(jì)，確保所有設(shè)備安裝的位置正確、設(shè)備穩(wěn)固和完整，確保電器元件的完好無損。在電源輸出線的接線施工中，要做到接線準(zhǔn)確、牢固，正確處理好接線端頭的焊接，確保整個(gè)線路編號(hào)標(biāo)識(shí)清楚，并預(yù)留夠相應(yīng)的長度，尤其是母線的安裝要求線路表面平整，不可出現(xiàn)裂紋。供電設(shè)備的連接工作中，必須嚴(yán)格按照施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，避免柜體運(yùn)行中出現(xiàn)打火的問題，保證整個(gè)施工的安全。此外，在供配電系統(tǒng)施工中，要重視做好電纜敷設(shè)工作，確保在敷設(shè)作業(yè)中避免產(chǎn)生對(duì)電纜的破壞，同時(shí)，電纜線的彎曲度也要符合相關(guān)的規(guī)定，保持自然彎曲，以免出現(xiàn)機(jī)械性損傷。在通過保護(hù)管道敷設(shè)電纜時(shí)，要使預(yù)埋管線敷設(shè)平直，并清理干凈管線內(nèi)的雜物，保證接口銜接處的牢固性和防水性符合要求。在輻射作業(yè)中不能損傷外層的絕緣體，放置電纜線時(shí)，控制好拉力，使拉力不超過允許值的最大范圍。

4.6 設(shè)備的調(diào)試和試運(yùn)行

在設(shè)備調(diào)試工作中，要安排專業(yè)技術(shù)人員負(fù)責(zé)相關(guān)的調(diào)試工作，調(diào)試技術(shù)人員需要結(jié)合工作具體情況和職責(zé)，按照調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行工作，在調(diào)試工作開始之前，對(duì)配電系統(tǒng)的設(shè)備材料進(jìn)行檢查，檢查設(shè)備的規(guī)格、型號(hào)數(shù)量是否符合施工要求，并檢查系統(tǒng)施工的整體質(zhì)量，確保各個(gè)子項(xiàng)目施工無誤后，方可進(jìn)行調(diào)試工作。調(diào)試工作完成后即進(jìn)行系統(tǒng)的試運(yùn)行，施工單位需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行復(fù)核檢查，及時(shí)查詢系統(tǒng)中的問題并加以改正，確保符合合同文件及相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，保證高速公路的安全性。

4.7 供配電技術(shù)應(yīng)用

4.7.1 沿線供配電技術(shù)

在實(shí)際應(yīng)用供配電技術(shù)為沿線設(shè)備、設(shè)施供電時(shí)，還要將10kV單電源架空引入變電所，低壓配電則要采用220/380V的TN-C-S 系統(tǒng)。針對(duì)部分一級(jí)負(fù)荷供電要求，可以完成柴油發(fā)電機(jī)組的設(shè)置。采取該種技術(shù)措施，能夠使用電設(shè)備端電壓偏差不超出±5%。在架空線接入時(shí)，需要采用“T”接方式，利用終端桿和電纜與高壓進(jìn)線柜連接。利用柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行供電，還要在第二段母線上進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)的連接。在外接電源停電的情況下，將實(shí)現(xiàn)第一段母線自動(dòng)脫開，然后進(jìn)行發(fā)電機(jī)組自動(dòng)投切。在外電源恢復(fù)后，會(huì)自動(dòng)將發(fā)電機(jī)組切除。根據(jù)高速公路沿線用電特點(diǎn)，還應(yīng)選用三相 Dyn11 型干式變壓器，并設(shè)置外殼防護(hù)，增強(qiáng)供配電技術(shù)運(yùn)用的經(jīng)濟(jì)性。配電線路采用三相四線制，實(shí)現(xiàn)放射式供電，引入通信機(jī)房等建筑物后采用三相五線制，布線過程中應(yīng)實(shí)現(xiàn)三相負(fù)荷平衡。供配電系統(tǒng)繼電保護(hù)采用微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，需要在開關(guān)柜上進(jìn)行分布，提供測控一體化保護(hù)。在低壓配電室中，需要完成自動(dòng)補(bǔ)償器的配置，能夠采用電容器實(shí)現(xiàn)電能損失補(bǔ)償，使配電室功率因素超出0.9。此外，還要加強(qiáng)防雷保護(hù)措施，保證供配電系統(tǒng)安全運(yùn)行。

4.7.2 隧道供配電技術(shù)

針對(duì)隧道監(jiān)控、通風(fēng)等設(shè)備設(shè)施，需要實(shí)現(xiàn)不間斷供電。在供配電技術(shù)運(yùn)用上，則要采用UPS系統(tǒng)，其實(shí)就是PWM逆變器，連接前會(huì)連接穩(wěn)壓器，能夠?qū)⒔涣魇须娹D(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，然后將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，?shí)現(xiàn)穩(wěn)定供電。在市電中斷的情況下，可以利用蓄電池供電，使電源持續(xù)輸出交流電壓。采用該技術(shù)，能在發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)前利用UPS供電，保證隧道用電設(shè)備、設(shè)施運(yùn)行不間斷。由于UPS可以實(shí)現(xiàn)正弦波輸出，可以避免受電網(wǎng)嚴(yán)重干擾，滿足隧道通信、監(jiān)控、通風(fēng)和照明設(shè)備的供電需求，同時(shí)也能滿足收費(fèi)站收費(fèi)設(shè)備的供電需求。變電所的位置需要設(shè)置在隧道口，采用低壓電纜為隧道內(nèi)設(shè)備供電。隧道內(nèi)使用的射流風(fēng)機(jī)，還應(yīng)利用電纜溝敷設(shè)配電電纜。在風(fēng)機(jī)的懸掛位置，需要用二次襯砌的預(yù)埋管將電纜與風(fēng)機(jī)電機(jī)連接起來。隧道照明的主電纜也需要敷設(shè)在電纜溝中，分支電纜需要敷設(shè)在電纜橋架中。應(yīng)急照明回路采用耐火電纜，其余采用阻燃電纜。因此，采用供配電技術(shù)為機(jī)電工程供電時(shí)，需與其他專業(yè)共同設(shè)計(jì)，以保證隧道施工過程中預(yù)留預(yù)埋件和管線，為供配電設(shè)備設(shè)施的安裝和電纜敷設(shè)提供保障。

結(jié)束語

綜上所述，為了提高高速公路的建設(shè)和運(yùn)營質(zhì)量，需要重視機(jī)電工程供配電系統(tǒng)的施工質(zhì)量控制。結(jié)合工程實(shí)踐，供配電系統(tǒng)涉及內(nèi)容較多，施工相對(duì)復(fù)雜。在施工中，我們需要有關(guān)技術(shù)人員掌握施工技術(shù)要點(diǎn)，做好施工前期的勘察工作，根據(jù)施工工藝，注重優(yōu)化施工設(shè)計(jì)，控制施工設(shè)備和材料的質(zhì)量，做好設(shè)備調(diào)試和試運(yùn)行，加強(qiáng)施工全過程的管理和控制，提高工程建設(shè)質(zhì)量，為我國高速公路長期正常運(yùn)營提供保障。

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