高速公路服務區供配電系統設計

馬鵬

（河南省高速公路聯網監控收費通信服務有限公司，河南 鄭州 450000）

1 工程概況

該工程為河南省商丘至周口高速公路商丘段柘城服務區。場區總面積為120畝。其中綜合樓東西區各一棟，2074m2。綜合樓建筑高度12m，地上三層。結構形式為框架結構，現澆混凝土樓板。主要有辦公室、超市、餐廳、廚房、宿舍、客房等。場區內還有加油站、變電所、泵房、維修車間、公共衛生間、停車場等。

2 變配電設計及供電范圍

服務區變配電所為兩個，分別設在東西兩區內，各擔當服務區東西兩區的電源供應及沿線交通工程用電的重要作用。設計兩區分別設置變配電所是考慮到負荷中心位置、引入電源、交通運輸道路穿于東西服務區中間及高速公路網的不斷完善，服務區功能的不斷擴展等綜合因素，同時還進行了兩個變配電所與一個變配電所建設對整個工程電氣部分的經濟性比較，得出建一個變配電所和所用電纜的經濟性與建兩個變配電所和所用電纜的經濟性當，但建一個變配電所對遠期設備增容不利，故選兩區分別設立變配電所。

2.1 變配電所變配電所分別選在東西綜合樓后面，離負荷中心近且方便35kV電源引入。35kV電源從沿線附近高壓電站提供一路電源。因服務區內部分負荷屬于二級負荷，且服務區一般都離城區較遠，故選擇采用一路高壓與一路柴油發電機的兩回路供電的形式。變電所采用電纜饋線，饋線電纜密集的低壓配電柜后設置電纜溝，其余采用電纜穿套管埋地敷設?？紤]到遠期場區電氣設備的增加與擴容，低壓柜應留有備用，如圖1所示。

2.2 低壓供電范圍

服務區低壓供電的主要涉及范圍為：變電所內柴油發電機和變壓器0.4kV側至動力、照明設備的供電及控制。

3 負荷劃分及供電方式

根據服務區不同的用電需要，劃分出兩類不同的用電負荷，并采用不同的方式供電，實現各用電單元的分級管理。

3.1 負荷分類

因服務區為全天候24小時隨時向駕乘人員提供餐飲、休息等日常生活服務的場所，且高速公路為全封閉式設計，又遠離城區，所以設計手冊上有些為三級負荷的用電，在服務區內則升為二級負荷。比如院區照明和加油站負荷，在城區內可作為三級負荷對待，而在高速公路則是關系交通正常運行的大事，一旦斷電時間長，則影響整個服務區甚至高速公路工作，所以為二級負荷。再如，綜合樓內廚房供電負荷，服務區主要就是為通行旅客、駕駛員提高飲食、休息的地方，所以廚房用電極為重要。在此也為二級負荷。綜上，該服務區負荷具體分類如下：二級負荷：綜合樓內通信站、配電房、泵房、加油站、院區照明、綜合樓內的廚房用電。三級負荷：綜合樓辦公、住宿用電，維修車間用電。

3.2 供電方式

二級負荷的供電：由變電所變壓器或柴油發電機兩段低壓母線排各饋出一回路，末端切換。三級負荷的供電：由變電所變壓器一段低壓母線排饋出一路。當發生故障時，應立即切除。

4 需要系數法進行負荷計算

4.1 負荷計算

負荷計算的主要內容有設備容量、計算容量、計算電流、尖峰電流。

4.2 需要系數法

需要系數法計算方法簡便，使用廣泛，是確定變配電所和建筑用電負荷的主要計算方法。但確定需要系數時，取值偏大，會使計算負荷的結果偏大。導致選擇的變壓器、主開關、主母線和主干線纜和柴油發電機容量也相應增大，造成基本投資過大，有色金屬材料用量過多，不符合建筑節能的要求和規范。所以，在此服務區工程中，充分考察了當地的地域條件，服務區用電特點、規模和發展規劃后，確定了需要系數Kx.同期系數Kz。確定需要系數的因素如下。

選取節能設備。需要系數應根據電氣節能的發展進行選擇。我國的需要系數值沿用了數十年，未經過調整，而且各地方的需要系數值也不盡相同。需要系數有下限值和上限值，有時視節能設備而應選擇下限值。

根據地域的不同選取需要系數。由于地域的不同，客流量和離城區遠近的不同，服務區內客房的人住率也會不同，因此需要系數也要視當地情況而定小值。

需要系數K。、同期系數KE的確定。需要系數K。是根據多臺設備不可能同時工作，即使同時工作，也不會同時在額定負荷下工作的客觀現實來確定的。因此，應將各類型的用電設備根據不同功能和設備特性乘以小于1的系數K。每種設備的K。不是一成不變的。

同期系數KE反應由同一電源點供配電的各個下級回路之間的用電參差程度和出現最大負荷的不同時性。經對河南部分服務區的實情考察，確定同期系數Kz為0.5。

5 照明部分的節能

國家標準《建筑照明設計標準》(GB 50034-2004)，自2004年12月1日起實施，第六章照明節能中，將辦公建筑照明、商業建筑、旅館建筑等照明功率密度值和新的照度標準列入強制性條文，必須嚴格執行。因此，在此次設計中照明節能設計從下列幾方面重點著手，以保證與新規范一致。

5.1 選用高效光源

按工作場所的條件，選用不同種類的高效光源，可降低電能消耗，節約能源。其具體要求如下：

一般室內場所照明，優先采用熒光燈或小功率高壓鈉燈等高效光源，推薦采用T5細管、U形管節能熒光燈，以滿足《建筑照明設計標準》(GB 50034-2004)對照明功率密度(LPD)的限值要求。不宜采用白熾燈，但宜選用雙螺旋（雙絞絲）白熾燈。

高大空間和室外場所的一般照明、道路照明，應采用金屬鹵化物燈、高壓鈉燈等高光強氣體放電燈。

5.2 選用高效燈具

除裝飾需要外，應優先選用直射光通比例高、控光性能合理、反射或透射系數高、配光特性穩定的高效燈具

采用非對稱光分布燈具。由于它具有減弱工作區反射眩光的特點，在一定照度下，能夠大大改善視覺條件，因此可獲得較高的效能。

選用變質速度較慢的材料制成的燈具，如玻璃燈罩、搪瓷反射罩等，以減少光能衰減率。

室內燈具效率不應低于70%（裝有遮光柵格時，不應低于55%）；室外燈具效率不應低于40%（但室外投光燈不應低于55%）。

5.3 選用合理的照明方案

采用光通利用系數較高的布燈方案，優先采用分區一般照明方式。在有集中空調且照明容量大的場所，采用照明燈具與空調回風口結合的形式。在需要有高照度或改善光色要求的場所，采用兩種以上光源組成的混光照明。室內表面采用高反射率的淺色飾面材料，以更加有效地利用光能。

5.4 照明控制和管理

充分利用自然光，根據自然光的照度變化，分組分片控制燈具開停。設計時適當增加照明開關點，即每個開關控制燈的數量不要過多，以便管理和有利節能。

對大面積場所的照明設計，采用分區控制方式，這樣可增加照明分支回路控制的靈活性，使不需照明的地方不開燈，有利節電。

室外照明系統，最好采用光電控制器代替照明開關，以利節電。

6 結語

綜上所述，要做好服務區低壓供配電設計，首先應該全面、準確地理解規范的要求，特別是新規范的內容。其次，要結合實際，結合設計的服務區特點，重視用電可靠性的重要意義，做好各項基礎計算；把握基礎參數；合理選擇電氣設備；正確確定各個參數。更要與時俱進，了解電氣行業新動向，新成果和發展方向，并運用到當前的設計中，使設計在保證了當前的需要同時，更考慮長遠發展需要，使設計更加完善，合理、有效和切合實際。

[1]賀樂廳.智能運輸系統—基于毫米波雷達的車輛防撞技術與實驗研究[D].東南大學;2003年.

[2]鄒國平.基于智能的高速公路交通控制與管理系統研究[D].長安大學;2002年.