高速公路機電工程供配電施工技術分析

韋永浩

（江西省交通工程集團有限公司，江西 南昌 330038）

0 引言

機電系統(tǒng)建設在高速公路工程建設中起到至關重要的作用，關系著高速公路的整體運行水平。配電環(huán)節(jié)應得到充分關注，有助于對供配電系統(tǒng)進行完善，為諸多機電設備如照明、通風、監(jiān)控、收費等提供相對有力和安全穩(wěn)定的支持。為了從源頭上規(guī)避質(zhì)量問題，監(jiān)理人員應參與其中，以此加強監(jiān)管力度。進行高空作業(yè)時，相關參與人員要佩戴好防護器具，如安全繩、絕緣手套和鞋子、安全帽、反光衣等，這樣有利于確保人員的安全和規(guī)范作業(yè)。在供配電系統(tǒng)施工的各個環(huán)節(jié)中，要及時加強質(zhì)量方面的監(jiān)察與處理反饋，確保形成完整可靠的供配電系統(tǒng)。

1 工程概況

一段屬于ED1 合同段的機電工程，主要的建設內(nèi)容包括五座隧道、一處服務區(qū)與兩所收費站。此工程的建設目的是構建完善的供配電方案，能夠提供源源不斷的電力支持，滿足工程對電力的需求和機電工程的安裝，使照明、通風、收費、監(jiān)控等設備系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

2 構成高速公路隧道供配電系統(tǒng)的主要部分

2.1 照明和供配電系統(tǒng)

照明系統(tǒng)是整體隧道機電系統(tǒng)的重要組成部分，能夠發(fā)揮照明隧道內(nèi)部的作用，使駕駛者更明白所處隧道中的情況，保障其通行的安全。此外，照明系統(tǒng)的供電要確保持續(xù)性，根據(jù)照明設備的不同調(diào)節(jié)供電系統(tǒng)參數(shù)，照明設備的運行負荷、照明需求等都是機電系統(tǒng)需要參考的。為滿足照明設施的合理通電需求，一般接入10kV 的電網(wǎng)。

2.2 通風系統(tǒng)

由于隧道的空間較為封閉，其通風條件也受到限制，所以建立穩(wěn)定可靠的通風系統(tǒng)十分必要。為進一步了解隧道內(nèi)部通風情況，有效控制各隧道情況，需要對區(qū)域控制網(wǎng)絡、環(huán)境檢測裝置等進行聯(lián)合應用，也能更好地完善隧道的內(nèi)部環(huán)境。

此外，還應該及時監(jiān)測CO 的濃度，降低有害物質(zhì)濃度，調(diào)整風機的運行參數(shù)，采取強排風的方法，為其通風系統(tǒng)提供供電支持，保障隧道環(huán)境的安全，改善隧道通風環(huán)境[1]。

2.3 消防系統(tǒng)

火災檢測系統(tǒng)、報警系統(tǒng)和滅火系統(tǒng)等多部分共同組成了完整的消防系統(tǒng)。在長達400m 以上的隧道還需要配備緊急車行和人行出口。高速公路中，長達800m 以上的隧道中，需要布置貫穿式的消防水管并覆蓋完全隧道。另外，可依據(jù)不同消防設備的不同性能，按照不同間隔間距設置，構筑起完善的安全防護體系。

2.4 監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)既是實現(xiàn)遠程控制的重要前提，也是掌控車輛通行條件、隧道結構使用狀態(tài)的關鍵性裝置。監(jiān)控系統(tǒng)主要有兩個關鍵功能：

第一，交通監(jiān)控系統(tǒng)。得益于環(huán)形線圈、微波檢測器等裝置，測定現(xiàn)場的車速車流等數(shù)據(jù)。由于隧道內(nèi)部光線條件較差，因此還需要配備紅外線、超聲波等檢測設備，能夠更好地適應光線條件。各類設備的共同應用能夠更好地全方位監(jiān)視隧道的情況。

第二，交通監(jiān)視系統(tǒng)。核心是視頻設備，通過采集隧道內(nèi)部信息并以視頻呈現(xiàn)，有利于相關管理人員更直觀分析、方便控制并加強管理。

3 高速公路機電系統(tǒng)的供配電技術方案

制定適用于現(xiàn)行環(huán)境的供配電方案需要依據(jù)負荷分類。供配電系統(tǒng)應具備穩(wěn)定可行的基本特征，這樣方便滿足沿線用電需求，如通信設備、動力設備和監(jiān)控設備等。這些設備均享受電力供應服務，使系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行。要考慮設備的運行條件和系統(tǒng)的負荷容量，另外可以采取集中供電方式來節(jié)約電力資源并滿足供配電要求。隧道機電設備供配電設計工作和沿線基礎設施可以以一級用電為準。與此同時，功能性場所如收費站、服務區(qū)等的機電設施較多，容量負荷大，因此要重視變配電所的建設。另外，需要對項目中已完成電網(wǎng)進行檢查，可引單路10kV 高壓電源，按照就近原則實行[2]。

配電中可參考負荷分布狀態(tài)，具有針對性地進行低壓配電室設計工作，由適配度高的電盤引出線路對設備進行供電。隧道配電系統(tǒng)普遍有著電路距離長的特性，因此散步線路負荷影響著電壓損失量，對其有著一定的要求。

可以說，設計中為了更好地保障電壓的穩(wěn)定，可以考慮縮小電壓的損失。相關單位在主變電站引出一條電線，并配套多處地埋式的變壓器，目的在于更好地適配其系統(tǒng)長距離的供電需求，同時適配二路外電源和自備電源來保障供配電系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定，建立其多重保障機制，在第一時間處理故障，能夠臨時供電。而母線供電能夠使機電設備單獨回路，處理不正常狀況，縮小互相干擾。這樣的設計不僅節(jié)省了工程成本，同時適配性好，能夠更好地處理不同的電路情況。

4 供配電施工技術的應用

4.1 沿線供配電施工技術

在供配電的施工過程中，需要考慮電源的問題，將電源設置在10kV 比較適宜，并且較為合理的施工方法是采用引入變電所，這樣對于機電設備的負荷能夠充分滿足，并且適配柴油發(fā)電機組。在進行架空線的操作時期，比較適宜的方法是“T”接，這樣的操作不僅可以實現(xiàn)操作的安全性，并且能夠提高線與線之間的穩(wěn)定性。對于靈活性的提升，則需要在柴油機供期間，實現(xiàn)母線的自動切換，這樣能夠使外接的電源發(fā)生故障，實現(xiàn)自動感應并且自動脫開第一段母線，以此能夠實現(xiàn)發(fā)電機的自動投切。接著，當電源修復結束后，自動切換回發(fā)電機組。

另外，為了實現(xiàn)全面防護，則需要配套使用三相Dyn11 型干式變壓器，并且需要根據(jù)建筑物的不同，進行線制的調(diào)整。在對低壓配電室的處理中，就需要通過電容器的使用，結合適配的自動補償器，從而能夠實現(xiàn)補償電能損失。在這樣的調(diào)控機制下，能夠實現(xiàn)配電室功率穩(wěn)定輸出，使其大于0.9kW[3]。除此之外，需要防護外界因素的干擾，特別是雷擊，所以對于供電設備尤其要采取一項防雷措施。

4.2 隧道供配電施工技術

在隧道中，由于很多機器設備必須24 個小時不間斷運行，所以對通風、監(jiān)控的設備需要持續(xù)供電。通過使用PMW 逆變器，可以使系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性增強，能夠實現(xiàn)“交流電—直流電—交流電”的轉化，這樣大大增加了供電的可靠性和穩(wěn)定性。另外，如果供電出現(xiàn)異常情況而中斷時，那么該系統(tǒng)就能夠及時啟動蓄電池，從而在供電中斷時期實現(xiàn)臨時供電。這時，系統(tǒng)的供電是由于UPS 系統(tǒng)啟動發(fā)電機組，能夠營造優(yōu)質(zhì)的供電環(huán)境，從而保證機器的穩(wěn)定運行，并且由于UPS 的優(yōu)良特性，能夠不受外界的干擾而實現(xiàn)穩(wěn)定供電。對于隧道供電的特殊性，變電所需要在隧道口設置供電裝置，并且將其賦予特定的電壓，從而能夠使其平穩(wěn)地為隧道內(nèi)部進行有效供電，并且隧道的內(nèi)部也設置相關裝置，從而實現(xiàn)供電的可靠性[4]。對于隧道中的照明設備，需要電纜對其進行供電，電纜在隧道中的鋪設采用的是電纜溝敷設，能夠配套電纜有效地完成電纜的鋪設作業(yè)，從而保證照明回路的可靠性和穩(wěn)定性，使隧道的配電工作能夠在應對突發(fā)情況時有條不紊地進行。此外，隧道中的供電設備也需要相關工作人員對其進行定期的監(jiān)測和監(jiān)控，需要對每一項供電設備的供電數(shù)據(jù)進行分析和處理，對異常情況能夠及時發(fā)現(xiàn)、及時處理，使供電系統(tǒng)的每一項設備都能完成其任務。在監(jiān)控的過程中，最常使用的監(jiān)測方法是離線監(jiān)測，離線監(jiān)測有四大好處：

第一，離線監(jiān)測相對于其他智能監(jiān)測，所需要的成本比較低。由于離線監(jiān)測所需要的設備比較單一，所以能夠將投資成本控制在較低的范圍。

第二，離線監(jiān)測的設備能夠在隧道中靈活移動，所以其監(jiān)測的范圍大，并且能夠監(jiān)測不同層次的電氣設備。

第三，離線監(jiān)測所需要的設備比較單一，能夠便于相關工作人員上手操作。

第四，在離線監(jiān)測的過程中，各類中小型供電設備和系統(tǒng)都能在其監(jiān)測范圍之中，并且變電所施工的環(huán)境能夠有效適配離線監(jiān)測設備，所以在進行供電的過程中，離線監(jiān)測的監(jiān)測范圍能夠擴大，能夠獲得比較全面的數(shù)據(jù)類型。例如，在高速公路的站點進行離線監(jiān)測，就能夠有效地降低監(jiān)測成本并且獲得較為全面的數(shù)據(jù)，而且離線監(jiān)測對于系統(tǒng)供電設備的影響很小，能夠減少監(jiān)測過程中對其他供電設備造成的影響，從而提升安全性。

5 施工管理

5.1 供配電施工前期質(zhì)量控制

對于供配電的前期準備工作，需要嚴格把控施工的質(zhì)量，具體有以下三個方面：

第一，對于供電技術，需要進行檢查，檢查其是否符合相關的質(zhì)量要求，并且在施工過程中，檢查好現(xiàn)場的施工情況。因為整個供電系統(tǒng)是一個閉環(huán)的系統(tǒng)，不論哪個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會對供電的質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響，所以需要嚴格把控現(xiàn)場的施工情況，做到每一項工作都能符合既定要求。

第二，需要把控好材料的選用。對于變壓器這種供電設備，由于其長時間供電的特殊性，一旦出現(xiàn)問題就會影響整個供電安全，所以在進行材料的選用上，需要使用合格的產(chǎn)品，在材料的選取、質(zhì)量的把關上提供保障。

第三，由于隧道供電的特殊性，需要相關的工作人員有良好的專業(yè)素養(yǎng)，需要對配電房的相關工作人員進行專業(yè)化培養(yǎng)并且進行嚴格篩選，保證從業(yè)人員的專業(yè)性。

5.2 供配電施工過程中的質(zhì)量控制

5.2.1 施工監(jiān)管對于供電設施的安裝過程，需要相關工作人員通力合作。這就需要在安裝之前的設計和計劃，以及安裝過程中的監(jiān)管環(huán)節(jié)嚴格落實到位，使施工過程中出現(xiàn)的誤差控制在范圍之內(nèi)，進而保證施工的質(zhì)量[5]。

5.2.2 安裝設備需要嚴格按要求操作。供電設備的安裝需要在前期準備時設計出一套方案，得到一個圖紙，并且在實際安裝過程中需要進行嚴格的檢查，按照圖紙的要求安裝設備，并且在安裝設備期間，需要保證各個原件的完好，使每一個零件都能夠按照既定的要求進行運作。對于電源的輸出，需要預留出適當?shù)拈L度，保證電源的輸出線按照要求進行安裝。在母線的安裝過程中，要保證其表面整潔，如果出現(xiàn)裂紋則需要及時處置，并且在連接配電設備時，需要嚴格按照標準進行，確保每一個環(huán)節(jié)都不出差錯，從而切實地保證工程的質(zhì)量。同時，在供電系統(tǒng)中，電纜的敷設也是其重要一環(huán)，在施工期間要避免對電纜造成損壞，同時施工結束之后要保證電纜符合規(guī)程要求。

5.2.3 控制設備的質(zhì)量。為了使施工所得的配電設備投入正常使用，需要在施工結束之后對配電進行調(diào)試，確保供電系統(tǒng)和供電設備的質(zhì)量。在進行調(diào)試工作期間，需要施工單位挑選經(jīng)驗豐富的工作人員，并且明確每一個調(diào)試員的職責與分工，確保在調(diào)試期間每個人員都能盡其所能地工作。

此外，也需要配電設備的廠家派遣專家對現(xiàn)場工作進行調(diào)試，充分保證設備能夠正常運行，并且需要檢查系統(tǒng)的重點內(nèi)容，如變壓器、母線、真空斷路器的重合閘等。這些重點內(nèi)容需要相關的人員記錄下來，并且在調(diào)試工作結束之后要注意清理施工現(xiàn)場，避免配電設備投入使用的安全隱患出現(xiàn)，保證有質(zhì)量地送電。

6 結語

高速公路機電工程涉及內(nèi)容較多，而系統(tǒng)供配電工程又是保證所有系統(tǒng)運轉的基礎。在機電工程實施環(huán)節(jié)需要做好供配電技術方案的優(yōu)化，要確保供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在上述分析中對供配電技術關鍵點進行了探討，為高速公路機電系統(tǒng)穩(wěn)定運行奠定基礎。此外，還要明確供配電技術的標準要求，對涉及的材料、線路電阻以及相關設備進行合理選擇，同時在安裝施工中做好技術規(guī)范控制，從而確保高速公路機電工程能穩(wěn)定進行。