高速公路項(xiàng)目機(jī)電工程供配電施工技術(shù)探討

李 享

（貴陽電氣控制設(shè)備有限公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

機(jī)電設(shè)備的合理應(yīng)用與供配電施工技術(shù)優(yōu)化相結(jié)合，可以提高設(shè)備運(yùn)行效果，擴(kuò)展高速公路功能，為安全出行做出貢獻(xiàn)[1-2]。在高速公路項(xiàng)目建設(shè)中會配備監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)等，上述機(jī)電系統(tǒng)涉及多領(lǐng)域、多學(xué)科、多專業(yè)，供配電環(huán)節(jié)如果存在問題，將會對后續(xù)使用帶來不便，給高速公路的出行安全帶來挑戰(zhàn)[3]。

1 高速公路機(jī)電工程的主要內(nèi)容及特點(diǎn)

1.1 高速公路機(jī)電工程的主要內(nèi)容

高速公路工程項(xiàng)目建設(shè)中，機(jī)電工程是不可或缺的組成部分，其功能是其他系統(tǒng)難以替代的。從結(jié)構(gòu)角度分析，機(jī)電系統(tǒng)是一個(gè)非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系，包括監(jiān)控、收費(fèi)、通信等。監(jiān)控系統(tǒng)包括傳感器、發(fā)布設(shè)備和中央設(shè)備；收費(fèi)系統(tǒng)包括傳輸設(shè)備、收費(fèi)站設(shè)備和清算系統(tǒng)；通信系統(tǒng)包括通信設(shè)備、交換設(shè)備、傳輸設(shè)備。其中所涉及的電力系統(tǒng)包括照明、供電、配電等[4]。

進(jìn)行供配電系統(tǒng)施工時(shí)，需綜合考慮相關(guān)影響因素，并進(jìn)行合理優(yōu)化，為保障工程建設(shè)質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。高速公路機(jī)電系統(tǒng)主要發(fā)揮交通監(jiān)測、計(jì)費(fèi)結(jié)算、電力監(jiān)控、故障報(bào)警等功能，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能圖如圖1所示。

1.2 機(jī)電工程的特點(diǎn)

機(jī)電工程由大量集成設(shè)備組成，其運(yùn)行穩(wěn)定性直接決定了機(jī)電工程的使用效果，同時(shí)影響高速公路的通車安全。而地質(zhì)環(huán)境、氣候條件等因素都會在項(xiàng)目施工中產(chǎn)生不同程度的影響，對施工條件提出了更高的要求。

高速公路機(jī)電工程具備一體化特征，特定工序中出現(xiàn)問題將會導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。供配電系統(tǒng)是影響機(jī)電工程質(zhì)量的重要因素之一，一旦供配電系統(tǒng)失常，將會帶來巨大的安全隱患，從而對高速公路的正常運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生不利影響。

2 工程概況

某高速公路機(jī)電工程合同段長5.3 km，供配電系統(tǒng)由配電設(shè)施和配電線構(gòu)成，以隧道為系統(tǒng)核心，向重點(diǎn)區(qū)域提供照明服務(wù)。結(jié)合項(xiàng)目工程建設(shè)需求，隧道照明系統(tǒng)選用37 kW隧道射流風(fēng)機(jī)，配備216 km低壓電纜和166 km照明電線，照明燈具包括LED燈、高壓鈉燈、中高桿燈和照明路燈，并在站區(qū)內(nèi)配置81個(gè)中置式開關(guān)柜和26個(gè)低壓開關(guān)柜，采用在線式工頻UPS作為管道和電纜基礎(chǔ)，同時(shí)為路段配置455套滅火裝置、107個(gè)門閥。

機(jī)電工程是高速公路建設(shè)中的重要單項(xiàng)工程，其設(shè)備、設(shè)施種類繁多，供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須符合工程施工技術(shù)要求，因此在施工環(huán)節(jié)需加強(qiáng)管理。高速公路機(jī)電工程中供配電系統(tǒng)由電力電纜、低壓配電設(shè)備、電力變壓器、中壓配電設(shè)備、電力監(jiān)控系統(tǒng)、電源設(shè)備等構(gòu)成，相關(guān)配電設(shè)備及輔助設(shè)施均是機(jī)電工程系統(tǒng)建設(shè)中不可或缺的部分[5]。完善的供配電系統(tǒng)能夠?yàn)楦咚俟费鼐€提供監(jiān)控、通信、計(jì)費(fèi)、照明等不同服務(wù)，確保用電安全與可靠，為高速公路系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。圖2為供配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖2 供配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3 高速公路機(jī)電工程供配電施工技術(shù)要點(diǎn)

高速公路項(xiàng)目施工的工藝復(fù)雜，技術(shù)條件苛刻，應(yīng)嚴(yán)格遵守各項(xiàng)技術(shù)規(guī)范和操作規(guī)程，特別是機(jī)械設(shè)備的安裝，應(yīng)清楚標(biāo)明施工地點(diǎn)，電線材料必須達(dá)到要求，焊接和轉(zhuǎn)向操作，應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行。在工程建設(shè)中，要著重對敷設(shè)電纜、傳纜、立桿工序進(jìn)行監(jiān)控，強(qiáng)化專業(yè)技術(shù)人員的技能訓(xùn)練和考核，以提高專業(yè)技術(shù)人員的綜合素質(zhì)，保證工程的總體質(zhì)量，降低工程危險(xiǎn)率。

3.1 施工圖紙會審

施工圖紙會審時(shí)，應(yīng)確保機(jī)電工程配電系統(tǒng)中電器平面圖與系統(tǒng)施工圖一致，重點(diǎn)關(guān)注動力系統(tǒng)控制方式，結(jié)合施工需求進(jìn)行重點(diǎn)、難點(diǎn)探討，加強(qiáng)方案交流與協(xié)商。如對穿線管道和導(dǎo)線能否完美搭配、配電箱尺寸是否符合箱內(nèi)開關(guān)要求等細(xì)節(jié)問題，都應(yīng)在施工前統(tǒng)一規(guī)劃[6]。

3.2 接地裝置安裝

接地干線焊接時(shí)需保證焊接長度，并于焊接前進(jìn)行焊面還原，使焊接處有良好的機(jī)械強(qiáng)度，確保電氣連接符合規(guī)范，從而保障接地電阻達(dá)到高速公路工程配電設(shè)計(jì)要求。

施工階段應(yīng)預(yù)留意外的接地電阻，如果不能滿足要求，應(yīng)立即進(jìn)行人工接地體、接觸點(diǎn)的補(bǔ)接。另外，為了增強(qiáng)防雷接地的可靠性，需嚴(yán)格遵循施工圖紙的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)留接地點(diǎn)并引下接連。同時(shí)預(yù)留出接地電阻的測試點(diǎn)，為弱電機(jī)房、通信機(jī)房和配電房等設(shè)備提供工作接地點(diǎn)[7]。

3.3 外電引入質(zhì)量控制重點(diǎn)

高速公路供配電系統(tǒng)電源應(yīng)就近選擇，使用中需進(jìn)行電源相序的重點(diǎn)檢測，確保其與發(fā)電組相序保持一致。斷電情況下可實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組發(fā)電與市電供應(yīng)的自由切換，保障電動機(jī)和UPS等設(shè)備不會因常規(guī)用電線路中斷無法正常使用。此外，需根據(jù)項(xiàng)目工程需求進(jìn)行變壓器的調(diào)整，防止變壓器低壓端的輸出電壓與設(shè)備需求不一致影響系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量。

3.4 供配電技術(shù)方案設(shè)計(jì)

整體設(shè)計(jì)：完成線路上的設(shè)備設(shè)施布局，確定供電系統(tǒng)的一級用電負(fù)荷設(shè)計(jì)，并對其進(jìn)行用電負(fù)荷合理的分類，從而保證了供電、計(jì)費(fèi)、監(jiān)控、照明等功能的正常運(yùn)行。而對收費(fèi)區(qū)、服務(wù)區(qū)等設(shè)施的照明，可降低負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)，采用二級負(fù)荷設(shè)計(jì)滿足日常需求。

供電方式：根據(jù)就近原則，選擇單路10 kV的高壓電源，在變電站內(nèi)部進(jìn)行低壓切換，并配有電源開關(guān)，以保證供、配電網(wǎng)的無縫連接。

3.5 供配電接線部分控制

合理控制焊接處的機(jī)械強(qiáng)度，保證電氣連接符合操作規(guī)范，以確保接地電阻符合工程配電設(shè)計(jì)的基本要求。同時(shí)做好供配電系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的接地保護(hù)工作，通過電路線路的精準(zhǔn)識別，確保設(shè)備電力指標(biāo)正常[8]。

接地時(shí)需區(qū)別顏色，相線與PE線連接，并利用就近取電的原理，使發(fā)電機(jī)和供電系統(tǒng)的供電相序保持一致，避免因電壓波動而造成的電網(wǎng)故障。

3.6 供電與配電設(shè)備的安裝與調(diào)試

供配電系統(tǒng)在正式運(yùn)營之前，需調(diào)試電氣設(shè)備，為后續(xù)工程正常運(yùn)轉(zhuǎn)奠定基礎(chǔ)。

（1）施工方委派經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場設(shè)備調(diào)試，嚴(yán)格遵循操作規(guī)范進(jìn)行操作，明確人員責(zé)任和操作細(xì)則，根據(jù)調(diào)試程序現(xiàn)場調(diào)度并進(jìn)行調(diào)試操作。此外，供配電廠家應(yīng)派遣專業(yè)人員參與現(xiàn)場調(diào)試，嚴(yán)格把好質(zhì)量關(guān)，確保設(shè)備正式投入運(yùn)行前各項(xiàng)指標(biāo)正常。

（2）對電纜、相變壓器耐壓性、真空阻斷器的合閘情況、直流電阻值等指標(biāo)，進(jìn)行重點(diǎn)檢查[9]。

（3）調(diào)試負(fù)責(zé)人全權(quán)負(fù)責(zé)現(xiàn)場調(diào)試工作，做好項(xiàng)目施工記錄，完工后清理現(xiàn)場，消除安全隱患，保障設(shè)備質(zhì)量達(dá)標(biāo)，為順利送電奠定基礎(chǔ)。

4 高速公路機(jī)電工程供配電施工技術(shù)策略

4.1 工程現(xiàn)場勘查

施工前需進(jìn)行現(xiàn)場勘查，檢查設(shè)備儀器是否到位，核實(shí)施工圖紙是否有誤，確定核心構(gòu)件到場，組織施工人員二次確認(rèn)施工細(xì)節(jié)與流程，清點(diǎn)設(shè)備物資是否齊全，避免準(zhǔn)備不足影響后續(xù)施工進(jìn)度。

核實(shí)外供電源位置，結(jié)合項(xiàng)目需求和實(shí)際情況勘查現(xiàn)場，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)整改，確?？辈橘|(zhì)量與效果，保障施工建設(shè)質(zhì)量。

4.2 設(shè)備采購測試

設(shè)備采購需嚴(yán)格執(zhí)行合同條款，嚴(yán)禁不符合生產(chǎn)要求的產(chǎn)品進(jìn)場，提前將采購計(jì)劃發(fā)送至原料供應(yīng)商，并在產(chǎn)品進(jìn)場后進(jìn)行抽檢，確保設(shè)備原料符合施工要求，檢測達(dá)標(biāo)后方可進(jìn)行現(xiàn)場施工。

為確保施工安全，進(jìn)一步檢查設(shè)備原料質(zhì)量，需對重要設(shè)備通電檢測，不達(dá)標(biāo)者退回，嚴(yán)禁應(yīng)用于施工現(xiàn)場。

4.3 施工聯(lián)合設(shè)計(jì)

聯(lián)合設(shè)計(jì)滿足項(xiàng)目施工要求，確定施工細(xì)節(jié)并為項(xiàng)目進(jìn)行提供參考。監(jiān)理單位對施工流程和操作細(xì)節(jié)進(jìn)行審核，明確高速公路機(jī)電工程供配電系統(tǒng)的工作細(xì)節(jié)，詳情如表1所示。

表1 施工聯(lián)合設(shè)計(jì)

4.4 機(jī)電系統(tǒng)集成

（1）照明系統(tǒng)：重點(diǎn)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，照明系統(tǒng)應(yīng)符合高速公路項(xiàng)目施工的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，確保隧道內(nèi)照明調(diào)光控制方式的合理性，保障各系統(tǒng)功能的正常運(yùn)行。隧道內(nèi)照明系統(tǒng)對確保行車安全有重要意義，需于施工完畢后現(xiàn)場反復(fù)模擬，通過隧道行車調(diào)試確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，避免交通事故發(fā)生[10]。

（2）通信系統(tǒng)：通信系統(tǒng)包括多個(gè)子系統(tǒng)，其正常運(yùn)行是降低交通安全事故發(fā)生率的重要影響因素；通信系統(tǒng)調(diào)試完畢后，需對相關(guān)流程是否通暢加以驗(yàn)證，確保各環(huán)節(jié)流暢。

（3）收費(fèi)系統(tǒng)：負(fù)責(zé)對高速公路上的車輛進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，保證其正常收費(fèi)；加強(qiáng)系統(tǒng)的調(diào)試，對運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，以保證高速公路的安全運(yùn)行。

（4）監(jiān)控系統(tǒng)：監(jiān)控是處理高速公路突發(fā)事件的一種重要手段，通過監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)高速公路運(yùn)行中的問題，及時(shí)根據(jù)實(shí)際情況加以調(diào)整，結(jié)合反饋內(nèi)容調(diào)試和處置相關(guān)問題。

4.5 技術(shù)配套建設(shè)

隧道施工：①借助UPS系統(tǒng)將隧道監(jiān)控和通風(fēng)設(shè)備等所需交流電力轉(zhuǎn)換成直流電力，如隧道監(jiān)測、通風(fēng)裝置，以保證連續(xù)的電壓輸出，確保電力裝置的正常運(yùn)轉(zhuǎn)；②隧道口設(shè)置變電所，將預(yù)埋管二次襯砌，并通過電纜與噴氣風(fēng)機(jī)相連，采用電纜橋架完成支路光纜的鋪設(shè)，選擇適當(dāng)?shù)墓╇姾头峙浼夹g(shù)，確保電纜敷設(shè)與用電設(shè)備的安裝符合技術(shù)規(guī)范需求。

沿線施工：①供配電系統(tǒng)施工環(huán)節(jié)，將10 kV單電源架空引入變電所內(nèi)，采用TN-C-S低壓配電系統(tǒng)確保設(shè)備輸出電壓穩(wěn)定，將高壓進(jìn)線柜與系統(tǒng)進(jìn)行“T”連接，如遇外界突然斷電情況，可自動激活發(fā)電機(jī)組供電，確保供配電系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)；②系統(tǒng)引入通信機(jī)房等建筑，以三相五線制連接，變壓器為三相Dyn11型干式，配有微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)，完成了供電、配電網(wǎng)的保護(hù)，并裝有自動補(bǔ)償裝置，使電網(wǎng)的功率因子達(dá)到0.90，確保系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。

5 結(jié)語

高速公路機(jī)電工程供配電系統(tǒng)由多個(gè)分支系統(tǒng)組成，施工過程中工作人員必須明確高速公路機(jī)電工程供配電系統(tǒng)的施工要點(diǎn)，加強(qiáng)對施工細(xì)節(jié)的監(jiān)管，有層次地解決需重點(diǎn)控制的質(zhì)量問題，確保高速公路項(xiàng)目施工質(zhì)量，提高行車安全。為確保高速公路項(xiàng)目機(jī)電工程供配電的施工質(zhì)量，需重點(diǎn)優(yōu)化施工設(shè)計(jì)，認(rèn)真執(zhí)行操作規(guī)范，重點(diǎn)控制施工細(xì)節(jié)，加強(qiáng)施工過程管理，切實(shí)提高項(xiàng)目質(zhì)量，為我國高速公路的順利運(yùn)行提供保障。