中壓電能傳輸系統(tǒng)在大型橋梁上的運(yùn)用

李 松

近年來,我國經(jīng)濟(jì)得到了飛速發(fā)展,城市化進(jìn)程逐步提高,各種大型橋梁建設(shè)如火如荼,橋梁不僅作為地域環(huán)境的一種連接,更是區(qū)域經(jīng)濟(jì)的一種紐帶,其重要性越來越高。傳統(tǒng)的配電方式已不能很好的滿足大型橋梁的應(yīng)用,本文將敘述中壓電能傳輸系統(tǒng)在大型橋梁上的運(yùn)用。

1 傳統(tǒng)變配電方式給大型橋梁供電帶來的問題

普通橋梁的長度在0.1 km～1 km左右。其通常采取在橋梁單端或兩端設(shè)置箱式變電站的方式給橋梁0.23 kV/0.4 kV低壓設(shè)備供電,低壓供電半徑約為500 m～600 m。而大型橋梁的長度已達(dá)到幾千米甚至幾十千米,沿線用電負(fù)荷較小且分散。如繼續(xù)采用傳統(tǒng)的供電方式,將會碰到以下問題：

1)供電距離過長,勢必造成0.4 kV線路電壓降過大和短路電流過小,以至于不得不數(shù)倍加大低壓電纜截面面積來滿足電壓降和開關(guān)短路電流靈敏度校驗(yàn)。2)橋梁可供電纜敷設(shè)的地方較少,如采用過多、截面過大的低壓電纜,勢必?cái)D占一些市政管線的通道路由,更有可能因此影響到橋梁的構(gòu)造,且對電氣施工及日后檢修帶來相當(dāng)?shù)牟槐恪?)由于上述原因,其造價(jià)必然很高,經(jīng)濟(jì)性相當(dāng)不合理。4)大型橋梁可用于安裝電氣設(shè)備的空間較小,雖然箱式變電站已較為緊湊,但仍然不能滿足安裝。5)橋梁上由于受到河(海)面環(huán)境的影響,對設(shè)備的防護(hù)等級要求更高。

2 中壓電能傳輸系統(tǒng)介紹

中壓電能傳輸系統(tǒng),在我國的范疇定義上,是指以10 kV或6 kV作為中壓輸電系統(tǒng)的配電電壓,其基本思路為：將國家電網(wǎng)供10 kV或35 kV供電電壓變?yōu)橹袎?0 kV或6 kV,再通過中壓配電柜10 kV或6 kV電源經(jīng)電纜配送至分散性負(fù)荷供電點(diǎn)處的埋地式變壓器,再將電壓配變?yōu)?.4 kV給用電設(shè)備供電。中壓配電系統(tǒng)一般大多為樹干式接線,也可形成環(huán)網(wǎng)接線,可進(jìn)一步提高供電可靠性。目前國內(nèi)很多新建大型橋梁,如東海大橋及杭州灣跨海大橋均采用中壓電能傳輸系統(tǒng)。

3 中壓電能傳輸系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)

中壓電能傳輸系統(tǒng)能很好的解決傳統(tǒng)變配電方式給大型橋梁帶來的問題,下面就以6 kV中壓電能傳輸系統(tǒng),以法國歐其公司產(chǎn)品為例介紹中壓電能傳輸系統(tǒng)的特點(diǎn)。

3.1 中壓電能傳輸系統(tǒng)

中壓電能傳輸系統(tǒng)如圖1所示。

1)通過對市政10 kV或35 kV電壓降為6 kV后,再通過6 kV配電柜、保護(hù)柜經(jīng)中壓電纜傳輸至分散式負(fù)荷埋地式變壓器后再供向低壓設(shè)備。2)系統(tǒng)主要由前端變壓站、中壓電纜、中壓三通、埋地式變壓器等組成。3)系統(tǒng)所有元件均有成套、成型的可靠產(chǎn)品。4)本系統(tǒng)可為樹干式接線,也可為環(huán)網(wǎng)接線,中壓三通可分接線,系統(tǒng)簡單可靠,配置靈活。5)本系統(tǒng)供電范圍可達(dá)到20 km,0.4 kV供電半徑為500 m～600 m。

3.2 中壓開關(guān)柜保護(hù)系統(tǒng)

中壓開關(guān)柜保護(hù)系統(tǒng)如圖2所示。

1)系統(tǒng)可手動控制,也可自動控制,數(shù)字式保護(hù)整定值可現(xiàn)場調(diào)解,并具有故障記憶與顯示功能。2)采用SF6接觸器,使用SF6絕緣,可避免操作過電壓,電氣壽命達(dá)30余萬次。3)橋梁主要用電負(fù)荷為照明負(fù)荷,日常需頻繁開、斷。系統(tǒng)可通過控制SF6接觸器的開斷來實(shí)現(xiàn),避免在低壓段控制,更為簡單方便。4)通過使用HRC熔斷器提供系統(tǒng)過流保護(hù)。5)電流互感器提供過載保護(hù)。6)零序電流互感器提供接地故障保護(hù)。

3.3 埋地式變壓器系統(tǒng)

埋地式變壓器系統(tǒng)如圖3所示。

1)傳統(tǒng)箱式變電站雖然緊湊,但通風(fēng)效果不佳,且金屬外殼易腐蝕,最重要的一點(diǎn)是：傳統(tǒng)箱式變電站在大型橋梁上無空間可以放置,埋地式變壓器很好的解決了這一問題,其體積小,可放置于橋梁鋼箱梁內(nèi)部或主塔下橫梁上。

2)埋地式變壓器還具有防護(hù)等級高、免維護(hù)、壽命長、可靠性好的優(yōu)點(diǎn)。

3)中壓保護(hù)也采用HRC熔斷器保護(hù),整定電流比上級熔斷器低兩級,以形成選擇性保護(hù)。

4)特別設(shè)計(jì)的中壓配電網(wǎng)絡(luò)插入連接方式使得系統(tǒng)靈活,擴(kuò)展容易。

5)變壓器繞組采用Y-zn11連接,具有抗雷擊功能。

6)小容量變壓器負(fù)荷為大型橋梁電氣負(fù)荷小且分散、供電距離長的特點(diǎn)提供了方便。

7)低壓側(cè)采用電磁式微型斷路器作為保護(hù),并由其內(nèi)部的熱敏元件作為過載保護(hù)。

8)中壓電纜插入終端能防水。變壓器采用環(huán)氧樹脂外殼,防護(hù)等級達(dá)到IP68。

4 結(jié)語

中壓電能傳輸系統(tǒng)為大型橋梁提供可靠的電力保障,相對于其他供電方式可節(jié)省投資30%左右,除大型橋梁外,中壓電能傳輸系統(tǒng)還廣泛應(yīng)用于隧道、道路、地鐵、機(jī)場等工程,是一種值得推廣的電力配電系統(tǒng)。

[1]許巧祥.南京長江二橋長距離分散性負(fù)荷供配電關(guān)鍵技術(shù)研究[A].中國公路學(xué)會橋梁和結(jié)構(gòu)工程學(xué)會2001年橋梁學(xué)術(shù)討論會論文集[C].2001.