青海省道西久公路拉脊山隧道供配電系統設計

王恩師

摘 要：文章主要論述了青海省道西久公路拉脊山隧道的高壓供配電方案、低壓供配電方案、電氣主接線形式、保護與電力監控、應急電源系統、防雷接地等主要設計方案。

關鍵詞：專盤專線；供配電方案；柴油發電機組；主接線

中圖分類號：TU852 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）2-0096-02

本項目位于青海省東部，路線走廊所經地區位于拉脊山區，總體地勢中高南北低。本項目為單洞單向上下行分離的隧道，隧道左線長5 530 m，隧道右線長為5 564 m，設計行車速度為60 km/h。本文主要介紹該隧道高壓供配電方案、低壓供配電方案、主接線形式、保護與電力監控、應急電源系統、等主要設計內容。

1 隧道高壓供配電設計方案

根據本項目的特點在隧道的進口、隧道中心里程、隧道出口各設一座變配電所，分別是1#變配電所、2#變配電所、3#變配電所。由于本項目所在地公共電網比較貧乏，無法提供可靠獨立雙路10 kV電源，為保證本項目供電可靠性要求，本工程1#、3#變配電所采用單市電+柴油發電機供電方案。由于2#變配電所處與隧道內部，隧道的排煙通風的問題較嚴重，無法解決柴油發電機的排煙問題，故2#變配電所采用雙10 kV電源方案，供電方案如圖1所示。

1#變配電所從洞口端的地方公共電網接引一路獨立的10 kV電源，10 kV電源要求專盤專線。1#變配電所的高壓配電系統采用單母線不分段方案，饋出兩路10 kV電源分別至1#變配電所的兩臺變壓器，饋出一路10 kV電源至2#變配電所。

3#變配電所從洞口端的地方公共電網接引一路獨立的10 kV電源，10 kV電源要求專盤專線。3#變配電所的高壓配電方案與1#變配電所相同，同樣饋出一路10 kV電源至2#變配電所。

2#變配電所的兩路10 kV電源分別從1#、3#變配電所引來，兩路10 kV電源經自動切換柜（一路10 kV失電，另一路自動投入）后為2#變配電所的兩臺變壓器供電。

為保證在變壓器檢修作業過程中人身設備安全，采用Fortress機械聯鎖系統即變壓器門與高壓開關柜連鎖，只有高壓側的開關柜先斷電后變壓器門才能打開；變壓器門鎖定后高低壓柜才能合閘送電。

2 隧道低壓供配電設計方案

在1#變配電所的10/0.4 kV低壓開關柜室設置兩臺10/0.4 kV變壓器，變壓器容量為2×800 kVA，正常情況下，兩臺變壓器同時工作，當一臺變壓器停電時時，由另一臺變壓器為全所有一、二級負荷提供電源。變電所的低壓主接線采用單母線分段接線方式。在低壓母線處各設一組電容器，進行無功集中補償，以滿足功率因數達到0.95以上，由于本所的兩臺變壓器由同一段10 kV母線配電，為保證本所的一二級負荷供電的可靠性在本所設置柴油發電機組一座。柴油發電機組與兩臺變壓器的低壓出線連鎖，當兩臺變壓器均不工作時柴油發電機組自動投入，為本所的一二級負荷供電。本所的負荷主要包括：變配電所內的動力照明、射流風機、加強基本照明、檢修負荷、通信監控設備負荷、深水泵、消防泵、電伴熱等。

3#變配電所的低壓配電方案與1#變配電所的低壓供電方案一致。

2#變配電所設兩臺10/0.4 kV干式變壓器，容量為2×630 kVA，正常情況下，兩臺變壓器同時工作，當一臺變壓器停電時時，由另一臺變壓器為全所有一、二級負荷提供電源。變電所的低壓主接線采用單母線分段接線方式。在低壓母線處各設一組電容器，進行無功集中補償，以滿足功率因數達到0.95以上。本變電所的負荷主要包括：變配電所內的動力照明、射流風機、基本照明、檢修負荷、通信監控設備負荷等。

3座變配電所兩臺變壓器的低壓配電柜均設三級負荷總開關，在一臺變壓器停運時或兩臺均變壓器停運時，自動切除三級負荷。

隧道配電系統為TN-S系統，PE線單獨設置。隧道的低壓配電系統采用放射式與樹干式相結合的方式。從配電所的低壓柜至照明配電箱、監控配電箱及檢修插座采用樹干式配電；由于水泵、風機等設備的容量較大，采用放射式供電。

3 不間斷電源系統

為確保隧道事故情況下疏散及救援工作的安全進行，本項目設置不間斷電源供電系統，在1#、3#變配電所均設置一臺在線式的30 kVA的UPS，在2#變配電所設置一臺50 kVA的在線式UPS，要求在外電故障情況下，UPS的供電時間不小于60 min。不間斷電源供電系統的供電范圍為：應急照明、疏散指示、隧道監控等設備。

4 直流屏電源

在三座變配電所均設置一套直流電源柜，主要作為高壓開關柜的操作電源、保護電源。直流電源柜采用高頻整流鉛酸免維護蓄電池直流裝置，該裝置有直流配電屏、直流蓄電池屏組成。直流屏電源的兩路電源由兩臺變壓器低壓配電回路引來，一主一備供電，輸出DC220 V回路。

5 電力監控系統

本項目的變配電所采用微機綜合自動化保護裝置，各保護模塊分散設置于10 kV高壓開關柜內，該系統具有10 kV電網運行必須的保護、測量、監控和指示功能，具備有遠方通信條件。保護裝置主要設置如下：10 kV進線斷路器采用帶時限過流速斷、過電流、低電壓保護；10kV饋線斷路器采用電流速斷、過電流、單相接地信號；10 kV變壓器饋線斷路器采用電流速斷、過電流、過負荷、溫度、單相接地信號。

在三座變配電所設置獨立的監控單元，通過光纖把三個變配電所的主控單元連接一起，實現數據的傳輸、共享。監控單元對高壓柜的均出現、低壓柜重要回路的進出線、低壓補償的自動切投退裝置、UPS電池運行狀態；直流屏控制母線、柴油發啟動控制設備等進行實時監控。

6 防雷及接地

1#、3#變配電所按照二類建筑物防雷標準進行防雷設計。采用裝設在屋頂的避雷帶作為接閃器，利用建筑物柱子內的鋼筋作為引下線，采用埋與土壤中的人工接地體作為接地裝置。

本工程的隧道接地主要采用聯合接地設計，即防雷接地、保護接地共用一套接地裝置，接地電阻小于1 Ω。在左右兩隧道各敷設一條-40×4的鍍鋅扁鋼與在橋加上敷設一條BV-1×16的導線，與隧道內的綜合接地網可靠連接。隧道內的強弱電設備的金屬外殼、金屬構架、等分別與接地干線可靠連接形成良好的電氣通路。2#變配電所的接地系統與隧道的綜合基地網相連。

隧道洞口采用重復接地裝置，重復接地裝置的電阻不大于1 Ω。

7 結 語

本項目供電方案經濟、優質、可靠、環保，能很好的滿足隧道運營對供電的需要。

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