高速公路隧道供配电系统设计中存在的问题

师东锋

摘要：近些年来，伴随着我国高速公路里程的不断增加，隧道供配电问题已经引起人们的重视，为保证隧道机电工程供配电系统能够更加可靠地运行，设计人员需要结合该地区的地形、地貌特点，运用先进的设计理念，不断改进并优化原有的隧道供配电系统设计方案，不断提高隧道供配电系统方案的实施率。鉴于此，本文主要分析隧道机电工程供配电系统方案的设计方式与设计要点，以期推动我国高速公路工程能够更加稳定快速地发展。

关键词：高速公路；隧道；供配电；设计

引言

高速公路的发展建设，能够高效带动整个交通行业的发展，并且可以刺激国家和区域经济的经济发展水平。由于公路隧道独特的环境特性，在近几年的高速公路发展建设中，加大了对公路隧道的建设，同时也加大了对于隧道供配电系统的重视。

1、高速公路隧道工程中供配电系统的特点

1.1保证供电的可靠性

在高速公路隧道工程的建设中，需要极力保证供电的可靠性，因为如果其出现任何问题，都有可能给人民的生命财产造成严重的威胁，例如，一旦因为供电的问题而发生了火灾等问题，就容易造成十分重大的安全事故。一级负荷:中断供电将造成重大的政治、经济损失或人员伤亡的负荷，叫做一级负荷。如重要的铁路枢纽、通讯枢纽、重要的国际活动场所、重要的宾馆、医院的手术室、重要的生物实验室等。一级负荷的供电方式除了采用两个互相独立的电网电源供电之外，还应设置备用电源，一般备用电源采用柴油发电机组或直流蓄电池组。二级负荷:中断供电将造成较大的政治、经济损失或引起公共场所秩序混乱的负荷，叫做二级负荷。

1.2运行设备较多

通常而言，高速公路隧道工程的建设都具有规模大，环境十分复杂，建设技术高的特点，因此，在其建设中所用到的各种设备也较多，设备一旦变多，就更要加强设备的安全管理，避免设备出现故障给施工造成严重的危害，甚至有时候会影响到人员的生命安全。

2、高速公路隧道供配电系统设计问题分析

2.1变压器容量选择问题

目前，设计高速公路隧道供配电系统时，正常情况下对变压器容量进行选取，是将隧道变压所中获取的相关负荷数进行统计，通过各个变压器承担相应的负荷。如果两部分中一个变压器发生故障，另外一台变压器将会承担相应负荷数。此类选择形式在实际应用过程中存在较多问题。当前，高速公路隧道中产生用电的基础设备主要是照明设备和通风设备。针对通风设备的设计，需要采取分阶段设计。如果一段时间内社会交通通车量较少，那么通风设备的电力负荷会降低。随着社会交通量的不断提升，电力负荷也会适度提高。由于交通总量的差异将会使得通风电力造成较大的损失值，所以针对社会交通总量较少的情况下选取交通量较高阶段的变压器会导致资源浪费问题的出现。此外，各个变压器在实际应用过程中存在诸多问题。在变压力选取过程中，需要分析用电总负荷数，选取适用程度较低、高耗能的变压器，避免发生高损耗等问题。在用电负荷设计工作中，没有开展针对性的分析与研究工作，经常会出现“大马拉小车”的现象。究其原因，主要在于设计人员没有合理设置隧道变压器的负债率，诱发了严重的电力资源浪费问题。

2.2低压配电电缆的设计问题

系统设计工作中，没有结合当前的系统运行特点与要求等针对低压配电电缆进行科学合理的设计与开发，经常会受到各方面因素的影响出现电缆的运行问题。由于隧道之内的电缆供电距离很长，运行中会按照压降的特点选择电缆截面。但是，未能明确电缆截面的具体要求，很容易引发电力资源浪费的问题。同时，在选择电缆材料时，未能针对质量进行严格管理与维护，受传统运营观念的影响，无法针对变电位置进行严格处理，诱发电缆工程造价过高等问题。设计人员在工作中忽视低压配电电缆的有功损耗分析与无功损耗分析，导致运营中出现很多额外的电费开支，不利于企业的良好发展与管理。

2.3变压器保护装置问题

现阶段，高速公路隧道供配电系统设计过程中，多通过断路器对变压器采取保护性措施，致使负荷开关加熔器的应用次数较低。相关设计部门从设计过程中将负荷开关加熔器与断路器进行比较，实际保护效果较差。但是，当前在完善的供配电机制中，电力负荷情况可以在人为操作基础上通过开关进行切换，会降低电力短路发生的基本概率。需要说明的是，断路器自身设计结构较为复杂，制作成本较高。

3、高速公路隧道工程中供配电系统的电气设计

3.1根据消防负荷设计电源末端切换

防火设计是隧道安全运行的重要组成部分，在供配电系统中对于防火部分要有正确认识，充分发挥出防火设备的重要作用，对隧道内发生的火灾隐情及时发现，并采取有效措施进行补救，其中组重要的部分及时隧道消防设施及火灾自动报警系统。在电气设计过程中根据火灾报警系统的要求，采取双电源末端切换的模式提高防火系统安全系数。虽然在相关规范中并没有做出明确规定，但是在具体设计环节还需要充分考虑到这一点。另外，由于高速公路隧道所处环境特殊，很容易发生末端切换箱受潮、腐蚀、损坏等现象，直接影响其正常功能。采取末端切换模式，可以在电缆发生故障时，及时提供可靠的供电条件，提高系统运行的稳定性。

3.2变压器的保护装置设计

变压器保护装置是确保供配电系统稳定运行的关键所在，常用的变压器保护装置有断路器及负荷开关熔断器模式，这两种中继电器得到广泛应用，但是通过进行分析对比，后者是使用优点也很多。在高速公路隧道供配电系统运行中，采取开关方法进行负荷切换的情况是非常普遍的，在这个过程中短路保护发生比较少。负荷开关熔断器主要是运用开关切换负荷的方法，利用熔断器已达到短路状态下的保护效果，在使用中可以达到10ms内快速切换的保护效果，大大提高供配电系统的安全系数。结合高速公路隧道的实际情况，严格按照相关规范标准进行保护方案的优化，对不大于500kVA容量的配电变压器可以采取高压熔断器的形式，当配电变压器的容量高于500kVA时，适宜使用高压断路器，通过相互之间的科学选择和相互协调提高供配

电系统的安全运行。

3.3应急电源设计

为了进一步提高高速公路隧道供配电系统的运行安全，需要配备相同条件的应急电源，通过对应急电源的科学设计能够有效避免在发生停电等突发事故时造成的不利影响。应急电源能够在第一时间满足停电状态下应急照明、消防、监控、通风等设备的安全运行。设计过程中，对于应急电源的选择应该根据隧道实际负荷类型、工作时间、用电要求等方面综合考虑。常用的隧道应急电源有以下几种：柴油机发电设备、蓄电池备用电源、电网自身回路电源、组合类型的应急电源。备用应急电源的选择必须要做到安全可靠，在环境较为复杂的隧道工程中，可以设计多种应急电源装置，以满足隧道运行的可靠性要求。

3.4电缆连接器的改造设计

高速公路隧道在运行过程中，供电线路故障产生的原因多数是由于外力所导致的。电缆连接器部位在使用过程中由于密封不够严格，渗漏问题时有发生。另外，由于施工中电缆接线工艺较为复杂，受到人为因素、环境因素、设计因素等方面影响，连接器自身体积过大，在安装过程中很容易遭到破坏和积压。加强电缆连接器在这方面的改造设计，能够降低这方面造成的不利影响，运用高压连接器不仅可以降低体积容量，还具有很强的可操作性，进一步避免由于连接器故障所产生的停电现象。

结束语

总而言之，高速公路隧道供配电系统在整个隧道的建设和营运中，承担着至关重要的作用。因此，在对高速公路隧道供配电系统进行设计时，需要根据实际情况，仔细考量，才能建设出高效运转的系统，保障高速公路隧道持续运行。

参考文献:

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