高速公路隧道供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

張濟(jì)洲（陜西高速交通工貿(mào)有限公司，陜西 西安 710000）

0 引 言

目前，隨著高速公路工程建設(shè)范圍不斷擴(kuò)大，在部分山嶺高原地區(qū)需要修建隧道工程，這對(duì)公路隧道供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作提出了較多建設(shè)要求。所以，相關(guān)部門(mén)需要對(duì)設(shè)計(jì)工作中常見(jiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析，制定有效的應(yīng)對(duì)措施，更好地完善設(shè)計(jì)活動(dòng)，優(yōu)化系統(tǒng)工作質(zhì)量，確保社會(huì)交通的通行安全。

1 高速公路隧道供配電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)原則

設(shè)計(jì)隧道供配電方案時(shí)，需要分析施工現(xiàn)狀。設(shè)計(jì)活動(dòng)需要確保施工項(xiàng)目的安全可靠性、節(jié)能環(huán)保性等要求。

1.1 遵循標(biāo)準(zhǔn)性的原則

選取的各類設(shè)備材料能夠全面適應(yīng)國(guó)家行業(yè)的基本標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際建設(shè)中，需要優(yōu)先選用經(jīng)濟(jì)節(jié)能的設(shè)計(jì)材料，通過(guò)對(duì)技術(shù)展開(kāi)全面評(píng)估后進(jìn)行應(yīng)用。目前，設(shè)計(jì)高速公路隧道供配電系統(tǒng)方案時(shí)，為了全面提升供配電的可靠性，需要對(duì)供電中斷后造成的損失情況進(jìn)行探析，可以對(duì)供配電系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備負(fù)荷等級(jí)進(jìn)行劃分。

1.2 遵循照明設(shè)計(jì)原則

隧道嚴(yán)重負(fù)荷主要有應(yīng)急照明設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、報(bào)警裝置和通風(fēng)設(shè)備等。隧道一級(jí)負(fù)荷主要有消防水泵、排煙設(shè)備和常見(jiàn)的照明設(shè)備。隧道二級(jí)負(fù)荷主要有射流風(fēng)機(jī)、加強(qiáng)照明設(shè)備等。管理工作中，還需編制完善的規(guī)劃方案，建立現(xiàn)代化的管理與控制體系，嚴(yán)格劃分管理內(nèi)容，在多元化管理方式的支持下，更好地進(jìn)行規(guī)劃改革。

2 高速公路隧道供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題分析

2.1 變壓器容量選擇問(wèn)題

目前，設(shè)計(jì)高速公路隧道供配電系統(tǒng)時(shí)，正常情況下對(duì)變壓器容量進(jìn)行選取，是將隧道變壓所中獲取的相關(guān)負(fù)荷數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，通過(guò)各個(gè)變壓器承擔(dān)相應(yīng)的負(fù)荷。如果兩部分中一個(gè)變壓器發(fā)生故障，另外一臺(tái)變壓器將會(huì)承擔(dān)相應(yīng)負(fù)荷數(shù)。此類選擇形式在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中存在較多問(wèn)題。當(dāng)前，高速公路隧道中產(chǎn)生用電的基礎(chǔ)設(shè)備主要是照明設(shè)備和通風(fēng)設(shè)備。針對(duì)通風(fēng)設(shè)備的設(shè)計(jì)，需要采取分階段設(shè)計(jì)。如果一段時(shí)間內(nèi)社會(huì)交通通車量較少，那么通風(fēng)設(shè)備的電力負(fù)荷會(huì)降低。隨著社會(huì)交通量的不斷提升，電力負(fù)荷也會(huì)適度提高。由于交通總量的差異將會(huì)使得通風(fēng)電力造成較大的損失值，所以針對(duì)社會(huì)交通總量較少的情況下選取交通量較高階段的變壓器會(huì)導(dǎo)致資源浪費(fèi)問(wèn)題的出現(xiàn)。此外，各個(gè)變壓器在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中存在諸多問(wèn)題。在變壓力選取過(guò)程中，需要分析用電總負(fù)荷數(shù)，選取適用程度較低、高耗能的變壓器，避免發(fā)生高損耗等問(wèn)題[1]。在用電負(fù)荷設(shè)計(jì)工作中，沒(méi)有開(kāi)展針對(duì)性的分析與研究工作，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象。究其原因，主要在于設(shè)計(jì)人員沒(méi)有合理設(shè)置隧道變壓器的負(fù)債率，誘發(fā)了嚴(yán)重的電力資源浪費(fèi)問(wèn)題。

2.2 低壓配電電纜的設(shè)計(jì)問(wèn)題

系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作中，沒(méi)有結(jié)合當(dāng)前的系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)與要求等針對(duì)低壓配電電纜進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，經(jīng)常會(huì)受到各方面因素的影響出現(xiàn)電纜的運(yùn)行問(wèn)題。由于隧道之內(nèi)的電纜供電距離很長(zhǎng)，運(yùn)行中會(huì)按照壓降的特點(diǎn)選擇電纜截面。但是，未能明確電纜截面的具體要求，很容易引發(fā)電力資源浪費(fèi)的問(wèn)題。同時(shí)，在選擇電纜材料時(shí)，未能針對(duì)質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格管理與維護(hù)，受傳統(tǒng)運(yùn)營(yíng)觀念的影響，無(wú)法針對(duì)變電位置進(jìn)行嚴(yán)格處理，誘發(fā)電纜工程造價(jià)過(guò)高等問(wèn)題。設(shè)計(jì)人員在工作中忽視低壓配電電纜的有功損耗分析與無(wú)功損耗分析，導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)中出現(xiàn)很多額外的電費(fèi)開(kāi)支，不利于企業(yè)的良好發(fā)展與管理。

2.3 變壓器保護(hù)裝置問(wèn)題

現(xiàn)階段，高速公路隧道供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，多通過(guò)斷路器對(duì)變壓器采取保護(hù)性措施，致使負(fù)荷開(kāi)關(guān)加熔器的應(yīng)用次數(shù)較低。相關(guān)設(shè)計(jì)部門(mén)從設(shè)計(jì)過(guò)程中將負(fù)荷開(kāi)關(guān)加熔器與斷路器進(jìn)行比較，實(shí)際保護(hù)效果較差。但是，當(dāng)前在完善的供配電機(jī)制中，電力負(fù)荷情況可以在人為操作基礎(chǔ)上通過(guò)開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換，會(huì)降低電力短路發(fā)生的基本概率。需要說(shuō)明的是，斷路器自身設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，制作成本較高。

3 高速公路隧道供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)措施

3.1 變壓器保護(hù)裝置的選擇

當(dāng)前針對(duì)變壓器基本保護(hù)裝置，不同的設(shè)備能夠起到不同的保護(hù)作用。相關(guān)人員需要結(jié)合當(dāng)?shù)馗咚俟匪淼拦こ虒?shí)際建設(shè)情況，有針對(duì)性地選取相應(yīng)地設(shè)備。根據(jù)供電機(jī)制基本設(shè)計(jì)要求，在對(duì)變壓器容量進(jìn)行選取時(shí)，需要選用高壓熔斷器進(jìn)行保護(hù)。負(fù)荷開(kāi)關(guān)加熔器運(yùn)行機(jī)制主要是提高保護(hù)性能和控制性能，通過(guò)負(fù)荷開(kāi)關(guān)調(diào)整各項(xiàng)負(fù)荷功能。斷路器裝置大多存在于繼電保護(hù)中。從當(dāng)前實(shí)踐工作可以看出，設(shè)備中各項(xiàng)故障排除時(shí)間較短，能夠?qū)ψ儔浩髌鸬接行У谋Ｗo(hù)作用[2]。

3.2 變壓器的用電負(fù)荷管理

目前可以選取交通量較低階段的電力負(fù)荷作為基礎(chǔ)變壓器，并且添置不同變壓器來(lái)更好地適應(yīng)不同時(shí)期交通量變化過(guò)程中的供電需求。在實(shí)際選取過(guò)程中，變壓器需要能夠承載不同電力負(fù)荷基本要求，確保變壓器額負(fù)載率在0.6～0.8。這樣能夠全面提升變壓器地實(shí)際應(yīng)用效率，確保供電穩(wěn)定性，達(dá)到經(jīng)濟(jì)性和安全性的基本發(fā)展目標(biāo)。

3.3 高速公路隧道應(yīng)急電源配置操作

從當(dāng)前高速公路隧道工程基本建設(shè)現(xiàn)狀來(lái)看，需要結(jié)合社會(huì)交通運(yùn)行的基本要求裝配應(yīng)急電源，有效解決各類突發(fā)事故下各項(xiàng)保障性、監(jiān)控性應(yīng)急措施的有效運(yùn)行。目前，公路隧道照明監(jiān)控設(shè)備在緊急情況下具有重要作用，能夠輸出更多應(yīng)急電源。所以，當(dāng)前相關(guān)部門(mén)需要分析應(yīng)急電源選取過(guò)程中的相關(guān)問(wèn)題，探析應(yīng)急情況下電力負(fù)荷情況、電源基本特點(diǎn)等組成要素，確保電源輸出的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

針對(duì)應(yīng)急電源自身種類的不同，設(shè)計(jì)安裝過(guò)程中需要確保安全性和穩(wěn)定性。在公路隧道工程正常的情況下，可以結(jié)合常見(jiàn)和危害性較大的事故設(shè)計(jì)應(yīng)急電源輸出形式，可以設(shè)置不同形式的組合電源開(kāi)展應(yīng)急操作。如果應(yīng)急電源源于電網(wǎng)獨(dú)立電源，在實(shí)際供電過(guò)程中需要從外部接入獨(dú)立電源，通過(guò)不同電路確保電源持續(xù)供電，從而有效補(bǔ)充供電容量[3]。

3.4 選取失壓脫扣裝置

設(shè)計(jì)公路隧道供配電系統(tǒng)時(shí)，相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)低壓斷路器實(shí)際運(yùn)行形態(tài)選取相應(yīng)的失壓脫扣裝置。要全面提升隧道工程供電效率，需要確保應(yīng)急電源能夠獲取有效的電力負(fù)荷供應(yīng)。當(dāng)室內(nèi)電力負(fù)荷保持穩(wěn)定值時(shí)，如果在供配電機(jī)制中沒(méi)有設(shè)置相關(guān)自動(dòng)設(shè)備，需要采取人工合閘操作措施，使輸配電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。此外，失壓脫扣在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過(guò)程中會(huì)造成相應(yīng)的電力資源浪費(fèi)。不同時(shí)間段由于空氣等外部因素的綜合影響，將會(huì)使得失壓脫扣問(wèn)題發(fā)生幾率持續(xù)上升。針對(duì)此類情況，在對(duì)低壓配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不需要選用失壓脫扣裝置，可以選取分母線配置電力資源。這樣能夠切斷非重要電力母線斷路器，使電源能夠保持穩(wěn)定的供電輸出。

3.5 科學(xué)選擇電纜截面

在選擇電纜截面的過(guò)程中，應(yīng)樹(shù)立正確的觀念，將供配電設(shè)計(jì)作為基礎(chǔ)，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的技術(shù)方式與方法，按照允許發(fā)熱條件開(kāi)展分析與設(shè)計(jì)工作，并實(shí)現(xiàn)截流量的多元化分析，在靈敏度校驗(yàn)工作完成后，更好地進(jìn)行研究與管理，提升供配電系統(tǒng)管理工作地質(zhì)量與水平。

應(yīng)遵循綜合經(jīng)濟(jì)最小原則開(kāi)展管理工作。在選擇電纜截面時(shí)，可以根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流最小的方式進(jìn)行處理，建立經(jīng)濟(jì)性的分析系統(tǒng)與模式。可以在壽命期內(nèi)對(duì)投資費(fèi)用與導(dǎo)體損耗費(fèi)用等進(jìn)行嚴(yán)格管理，將二者之間的總和控制在最小范圍，選擇適用性的截面進(jìn)行管理。對(duì)于隧道低壓供配電電纜，在選擇截面的時(shí)候，應(yīng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析與探索，制定完善的管理與控制機(jī)制，提升整體管理工作效果。為了確保隧道用電工作質(zhì)量，設(shè)計(jì)人員需結(jié)合電壓壓降情況選擇截面。在低壓供電運(yùn)輸中，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離電能損耗的控制。尋找平衡點(diǎn)后，了解配電回路壓降數(shù)據(jù)信息，正確減少初期費(fèi)用與運(yùn)營(yíng)費(fèi)用的投入量。日常工作中，應(yīng)創(chuàng)建電纜截面的綜合分析與設(shè)計(jì)系統(tǒng)，除了對(duì)初始投資數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)計(jì)算外，還需全面了解電纜的導(dǎo)體損耗費(fèi)用特點(diǎn)，將二者之間的總和控制在合理范圍內(nèi)，形成經(jīng)濟(jì)性的改良模式。

遵循多元化的分析原則。隧道低壓供配電系統(tǒng)運(yùn)行中應(yīng)遵循多元化的分析原則開(kāi)展電纜截面的分析與管理工作，在研究中及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的問(wèn)題，采取科學(xué)合理的措施解決問(wèn)題。在綜合分析與研究的情況下，編制完善的計(jì)劃方案與內(nèi)容，創(chuàng)新整體管理與維護(hù)方式，在科學(xué)研究的背景下，更好地開(kāi)展電纜截面的探討活動(dòng)，促進(jìn)低壓供配電系統(tǒng)良好運(yùn)行與結(jié)合。

4 結(jié) 論

現(xiàn)階段，高速公路隧道供配電系統(tǒng)對(duì)確保高速公路隧道工程的穩(wěn)定運(yùn)行與發(fā)展具有重要意義。在高速公路隧道工程建設(shè)過(guò)程中，需要全面發(fā)揮供配電系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值。針對(duì)各項(xiàng)實(shí)際情況采取應(yīng)對(duì)措施，確保供配電系統(tǒng)符合設(shè)計(jì)要求，根據(jù)實(shí)際施工情況選取設(shè)備材料，全面提升供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。

在全面分析上述幾種隧道低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式后，應(yīng)將其充分落實(shí)在實(shí)際工作中，結(jié)合電纜截面選擇內(nèi)容、照明配置選擇內(nèi)容進(jìn)行綜合化分析，并根據(jù)當(dāng)前的供配電系統(tǒng)改善要求進(jìn)行合理分析與探索。通常，在選擇電力變壓器容量時(shí)，應(yīng)結(jié)合負(fù)載特點(diǎn)與具體情況進(jìn)行科學(xué)合理的分析與管控，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，并形成現(xiàn)代化的管控機(jī)制與模式。在新時(shí)期發(fā)展背景下，要提升隧道低壓供配電系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量與水平，加大整體管理工作力度，在嚴(yán)格管理與協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上，全面提升系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量與水平，延長(zhǎng)供配電系統(tǒng)的使用壽命，以便促進(jìn)隧道內(nèi)部的供配電系統(tǒng)良好運(yùn)行。

[1] 盧 彬.高速公路隧道供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題分析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2014，（35）：1958.

[2] 韓 芳，王紅梅，韓紅生，等.高速公路遂道供配電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].微處理機(jī)，2014，（4）：47-49.

[3] 王有為.高速公路隧道電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工分析——以甘肅省武罐高速公路為例[J].甘肅科技，2013，29（7）：98-99.