高速公路隧道供配電系統設計中存在的問題

譚宇

摘 要：隨著我國高速公路科技水平日益提高，交通運輸成為了人類歷史文明發展的標志和產物，國家也越來越重視道路建設的重要性，大量修建高速公路就是其具體表現。當前為了縮短車程很多條件允許的地段都通過修建隧道來解決地域問題，隨著公路建筑技術不斷提升，我們以橋隧為主的高速公路路段還將不斷增加，公路隧道供電就是為了滿足車輛在隧道里運行基礎的通風、照明等要求。

關鍵詞：高速公路；隧道；供配電系統；設計；問題；對策

中圖分類號：U453.7 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）33-0096-02

Abstract： Along with our country expressway science and technology level enhances day by day， the transportation has become the symbol and the product of human history civilization development， the country also attaches more and more importance to the road construction， the massive constructs the expressway is its concrete manifestation. At present， in order to shorten the driving distance in many areas that are allowed to build tunnels to solve the regional problems， with the continuous upgrading of highway construction technology， we will continue to increase the number of highway sections based on bridge and tunnel. The purpose of power supply in highway tunnel is to meet the requirements of ventilation and lighting for vehicles running in the tunnel.

Keywords： highway； tunnel； power supply and distribution system； design； problem； countermeasure

引言

高速公路隧道供配電系統是高速公路隧道正常運行的重要保障，我們在公路隧道施工建設中，應當注意隧道供配電的系統設計。合理優化的設計可以給公路運行提供安全保障，應該根據具體的地形地貌情況因地制宜制定合適的施工方案，保證隧道供配電系統設計符合國家的規定要求，另外對于施工材料也應該根據工程材料驗收標準來進行選取。近年來，雖然我國高速公路隧道供配電設施已經有了較大的優化完善，但是在供配電系統設計中還存在一些問題，需要我們引起高度重視，及時整改，以確保高速公路的正常運行，為廣大人民出行或者各地之間的貿易交流提供保障，帶來便利。

1 大中型隧道的供配電系統組成

1.1 供配電照明系統

供電和照明是隧道整個供給電系統的重要組成部分，是機電系統的核心成分，其主要功能是在黑暗和較長的人工隧道里持續24小時不間斷的供電。在我們隧道供配電的系統設計中，首先應該測試運行的實際負荷，以安全性為前提的系統設計照明系統，避免出現超負荷運作，如果出現了超負荷運作的情況之下，也要及時的協調配電系統的相關參數，以滿足供電需求。隧道供配電照片系統設計的好壞直接關系到后期使用中安全系數，如果因為隧道中照明設計不合理，或者照明故障就有可能引發車禍發生。

1.2 供配電通風系統

在我們很多高速公路的修建中都需要穿過一些龐大的山體，這就是隧道的由來，但是當前一些高速公路由于體質條件比較惡劣，導致隧道環境非常閉塞，特別是在一些比較長的隧道里表現更為突出，所以我們在隧道里面要設置專門的通風系統，通風系統都是由電作為動力帶動的，良好的通風系統有助于幫助隧道提供良好的外部環境。通風系統的主要組成部分是區域控制、環境監測、風控系統。通風系統的主要作用就是根據隧道里面的一氧化碳濃度數據進行分析，當隧道的一氧化碳含量超標的時候，控制區的風機運行降低一氧化碳濃度，降低隧道空氣中的有害氣體含量，為司機朋友提供一個健康的隧道環境。

1.3 消防設施系統及應急電源設置

隧道消防系統另一個機電系統重要組成部分是隧道的消防設施系統，在一些長隧道中，應該根據長度差異設計緊急出口數量，讓隧道處于一個安全的運營環境中，供配電系統在消防系統的設計中主要是要設計相對應的通風設備，并配備數量相匹配的消防水道，從而更好的保障隧道的消防安全。另外，高速公路隧道建設中一定要做好應急電源設置系統，以便于出現故障時，采取緊急措施應付突發情況。

2 現存隧道供配電系統設計的問題

2.1 變壓器容量選擇不合理

在公路隧道供配電設計中我們要如何選擇變壓器是一個非常重要的問題，通常我們在隧道里面選擇變壓器都是通過計算隧道里面電流的負荷，不同容量的變電器各自承擔的負荷是不一樣的，通常情況下隧道里面設置兩個變電器，當一個變電器發生故障之后，由另一個承擔全部負荷運行，這種方法應用廣泛，但是在使用中還是有些不足之處，需要我們引起重視。（1）日常隧道用電主要是應用在照明和排風上面，通風設備在使用中，其頻率往往具有階段性的特點，所以我們應該根據實際的運行數據分析以階段性設計為主，比如，在交通流量較低的時候通風設備的電力運行負荷較低，隨著交通流量的不斷增加，其負荷也會逐漸增加，由于運行負荷的差異，就極可能出現上千瓦的差值，所以，我門在交通流量低的時候使用交通流量高的變壓器必然會造成資源的浪費，為國家經濟發展帶來不利的影響。（2）電容器應用情況不同，需要在運行中承擔一些電路，所以選擇合適的變壓器可以更好的優化高速公路的供配電系統設計。由于正常情況下變壓器的存在改良與異常情況下的承載概率是有差異的，在緊急情況下就會出現較高損耗。在實際使用中，變壓器的負荷占其額定容量的60%左右時效率最高，當負荷小于其容量的30%時，出現“大馬拉小車”的現象，變壓器的鐵損和無功損耗過大，負荷接近其容量的100%時，其銅損就會明顯增加。因此，變壓器的常用負荷應占其容量的40%～70%比較經濟，最好在60%左右，才能使變壓器工作在高效率的區域內，做到變壓器的經濟運行。上面說了變壓器的常用負荷應占其容量的60%左右，那么在排灌線路如何根據電動機的負荷確定變壓器的容量呢？在實際運行中負荷率不可能是一個固定值，另外還需考慮變壓器的基本電價（變壓器容量越大，契約電力越大，則用戶要交的基本電費也越多），因此，選擇的變壓器容量應略高于變壓器的最高負荷率，一般以75%～90%為宜，選擇80%較為符合實際運行情況。

2.2 變壓器斷路器的選擇不科學

當前很多高速公路在隧道供配電設計過程中都采用斷路器來保護變壓器，很少使用負荷開關加容器。一些設計人員認為負荷開關加容器的使用效果不如斷路器，其實在隧道的供配電系統中，也時常會有使用開關切換電力負荷的行為，相對而言，電力短路的情況發生得還比較少。斷路器主要是根據電流短路而設計的，其主要特點是內部結構復雜、成本高，而且電流短路發生的概率比較小。另外負荷開關加熔器的主要功能是保護及分離控制，而且可以對一些經常發生的負荷功能及時進行切換，熔斷器還將進行短路保護。另外據實驗發現，斷路器一次斷開時間一般較長，相比限流熔斷器使用后時間會有延遲性，所以建議選擇限流熔斷器。另外，在隧道供配電系統的設計中，變壓器選的保護裝置也不是一成不變的，不同的模式的保護效果也不相同，在實際的設計中，還需要根據國家標準，及建設實況，進行針對性的選擇，比如根據萬伏供電機制設計章程設定定值500千伏安，小于定值是選用高壓熔斷器，大于定值時選擇熔斷器。根據實際情況進行選擇，科學合理的使用變電器保護裝置。

2.3 應急電源配置設計不到位

高速公路隧道中為了隧道正常運行必須做好后備電源準備工作，即安裝應急電源，以便于緊急情況發生時能應急照明，使通風、監控設備能夠正常運轉。高速公路隧道照明監控設備在緊急情況下有著極大的作用，所以我們必須保證應急電源穩定充足讓緊急情況之下的隧道也能正常運作。我們應該綜合各方面需要進行考慮，選擇合適的應急電源配置。其中主要的幾個考慮因素是：電源特點、使用時間、負荷情況等，通過全面考慮確保應急電源配置合理安全，經濟實惠。應急電源的種類很多，所以我們在高速公路隧道安裝應急電源設計中，如果只是單純的選擇一種電源，可能并不能達到安全穩定的效果，通常情況下，高速公路隧道出現事故就會危害到隧道的供配電系統。為了確保其安全穩定運行，我們可以選擇組合式的應急電源模式。設置兩種或多種獨立的電源電路，這樣可以確保如果一方應急電路出現故障的時候，另一方還可以實現正常供電，而且組合式應急電源還有利于加大電容量，延長供電時間。

2.4 失壓脫扣裝置的選取不實際

在高速公路隧道供配電設計中失壓脫扣裝置的選取也是十分重要的，一些設計人員由于常規習慣選擇低壓斷路器失壓脫扣裝置，其主要目的是為了在室內停電的情況下，關閉不重要的電力負荷，確保主線路的正常電路供應，但是這種方法的弊端是，如果電力恢復之后，設備不能自行啟動需要人工合閘，為電力的輸送工作帶來了極大的不便。另一方面，由于失壓脫扣裝置長時間通電還將造成資源浪費，在一些地理氣候比較潮濕的隧道中，失壓脫扣出現損壞的概率還將不斷提高。基于此，我們可以采用分目線分別配置主要電力線路和非主要電力線路。這樣，即使在室內失去電力供應的情況下，我們通過切斷非主要電力線路的斷路器就可以實現對于主要電力線路的集中持續供電。

3 結束語

綜述高速公路隧道供配電系統設計，對于隧道供電系統的日常運作起著極其重要的作用，所以我們在高速公路隧道建設中，應充分考慮其重要性，針對不同的情況進行針對性的設計，經過上述分析發現，當前我們高速公路隧道供配電設計中主要存在的問題有變壓器容量選擇不合理、變壓器斷路器的選擇不科學、應急電源配置設計沒有最優化、失壓脫扣裝置的選取中有缺陷等等。我們未來高速公路的建設將會更加全面，所以我們高速公路供配電系統設計也應與時俱進，不斷發展創新改革落后的設計理念，在進行高速公路隧道供配點系統設計中可以適當多設計幾種方案，經過測試后選擇最佳方案，以實現隧道系統供配電系統正常運行，為國家經濟建設發展提供保障。

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