10 kV雙電源自動(dòng)切換裝置在高速公路隧道供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用

劉如意

（廣東博大高速公路有限公司博深分公司，廣東惠州516100）

0 引言

博深高速銀瓶山隧道由水澗山隧道和石鼓隧道組成，全長(zhǎng)近7 000 m（其中左洞6 959 m，右洞6 963 m）。水澗山隧道和石鼓隧道之間的間距不到60 m，兩隧道之間為兩山之間的深谷，無法建造配電房，故在石鼓隧道大樁號(hào)端設(shè)置石鼓配電房，在水澗山隧道小樁號(hào)端設(shè)置水澗山配電房。水澗山隧道配電房專變負(fù)荷、水澗山隧道右洞埋地變負(fù)荷、石鼓隧道右洞埋地變負(fù)荷由110 kV瀝林站10 kV水流線F24水庫支線主供；石鼓隧道配電房專變負(fù)荷、水澗山隧道左洞埋地變負(fù)荷、石鼓隧道左洞埋地變負(fù)荷由110 kV約場(chǎng)站10 kV約銀線F11長(zhǎng)大支線主供。

兩座配電房市電10 kV進(jìn)線電源互為備用電源，原設(shè)計(jì)采用“手動(dòng)聯(lián)鎖切換”裝置，水澗山、石鼓配電房?jī)蓚€(gè)切換柜各安裝一套兩鎖一鑰匙裝置，不能同時(shí)合閘。即兩座配電房市電正常供電時(shí)，由另一座配電房引來的備用回路不能投入使用。如果一個(gè)配電房主用電源失壓，則該配電房主用電源斷開，通過“手動(dòng)聯(lián)鎖切換”裝置將另一座配電房引來的備用電源切入，保證供電。

由于兩座隧道配電房相距較遠(yuǎn)（約7 km），備用電源無自動(dòng)切換裝置，故一旦停電，則需要專人人工合閘。隧道配電房距離管理中心較遠(yuǎn)，導(dǎo)致隧道停電時(shí)間較長(zhǎng)（約40 min），給隧道交通安全帶來了隱患。為縮短停電時(shí)間，減少人工操作安全隱患，確保隧道交通安全，迫切需要實(shí)現(xiàn)兩座配電房供電電源之間的自動(dòng)投切功能。

1 改造方案

本次改造設(shè)計(jì)方案是將原有兩座配電房“手動(dòng)聯(lián)鎖切換”裝置更換為“電氣/機(jī)械聯(lián)鎖”裝置，以實(shí)現(xiàn)高壓自動(dòng)切換。二次自動(dòng)控制采用PLC模塊控制，PLC模塊及開關(guān)電動(dòng)機(jī)構(gòu)由EPS電源供電。

（1）水澗山配電房：

拆除G2、G3柜的手動(dòng)連接件，拆除原G4柜的斷路器的出線，將G4柜改為備用柜。新增固定式切換柜G8和G9，其中G8是提升柜，G9作為切換柜。

（2）石鼓配電房：

拆除G2、G3柜的手動(dòng)連接件，拆除原G4柜的斷路器的出線，將G4柜改為備用柜。新增固定式切換柜G8和G9，其中G8是提升柜，G9作為切換柜。

（3）取消兩座配電房斷路器K11和K21之間以及斷路器K12和K22之間的鑰匙式機(jī)械聯(lián)鎖。

（4）對(duì)調(diào)石鼓配電房高壓柜K21和K22開關(guān)的出線。水澗山配電房G9柜K11負(fù)荷開關(guān)出線經(jīng)隧道左洞與石鼓配電房G5柜K22斷路器連接；同樣，水澗山配電房G5柜斷路器K12出線經(jīng)隧道右洞與石鼓配電房G9柜K21負(fù)荷連接。

（5）水澗山配電房新裝的G9柜兩臺(tái)負(fù)荷開關(guān)K11和K13安裝電氣/機(jī)械聯(lián)鎖裝置；石鼓配電房新裝的G9柜兩臺(tái)負(fù)荷開關(guān)K21和K23安裝電氣/機(jī)械聯(lián)鎖裝置。

（6）水澗山配電房和石鼓配電房改造后10 kV系統(tǒng)圖如圖1所示。

2 電氣聯(lián)鎖控制方案

2.1 兩座配電房之間各高壓斷路器的電氣/機(jī)械聯(lián)鎖控制

水澗山配電房和石鼓配電房之間各高壓斷路器分合閘操作通過PLC控制模塊對(duì)電氣/機(jī)械聯(lián)鎖裝置進(jìn)行控制。PLC控制邏輯設(shè)置為主回路優(yōu)先，確保恢復(fù)供電后的斷路器狀態(tài)恢復(fù)正常。兩座配電房之間各高壓斷路器改造后分合邏輯如表1所示。

水澗山配電房和石鼓配電房市電正常供電時(shí)，配電房由市電10 kV線路供電，由另一配電房引來的備用電源不投入使用；當(dāng)一座配電房市電停電，則10 kV電源進(jìn)線斷路器斷開，主用電源斷路器斷開，備用電源斷路器閉合，由備用電源供電；如果兩路市電電源均失電，則兩座配電房高壓斷路器最終維持市電正常供電狀態(tài)。

2.2 水澗山配電房高壓斷路器之間電氣/機(jī)械聯(lián)鎖控制

水澗山配電房?jī)?nèi)各高壓斷路器之間分合閘操作通過PLC控制模塊對(duì)電氣/機(jī)械聯(lián)鎖裝置進(jìn)行控制。PLC控制邏輯設(shè)置為主回路優(yōu)先，確保恢復(fù)供電后的斷路器狀態(tài)恢復(fù)正常。配電房?jī)?nèi)各高壓斷路器改造后分合邏輯如表2所示。

水澗山配電房市電正常供電時(shí)，由市電進(jìn)行供電，由石鼓配電房引來的備用電源不投入使用。此時(shí)各斷路器閉合狀態(tài)為：K10、K12、K13、K14、K15閉合，K11斷開。

當(dāng)水澗山配電房市電停電時(shí)，市電進(jìn)線斷路器（K10）斷開，延時(shí)5 s確認(rèn)時(shí)間后，主用電源斷路器（K13）斷開，備用電源斷路器（K11）閉合，延時(shí)3 s后，其他斷路器（K12、K14、K15）閉合，由石鼓配電房引來的備用電源投入使用。此時(shí)各斷路器閉合狀態(tài)為：K11、K12、K14、K15閉合，K10、K13斷開。

圖1 水澗山配電房和石鼓配電房改造后10 kV系統(tǒng)圖

表1 水澗山配電房和石鼓配電房之間各高壓斷路器分合邏輯表

表2 水澗山配電房?jī)?nèi)各高壓斷路器分合邏輯表

水澗山配電房市電恢復(fù)供電時(shí)，延時(shí)5 s確認(rèn)時(shí)間后，則市電進(jìn)線斷路器（K10）閉合，備用電源斷路器（K11）閉合，其他斷路器（K12、K14、K15）斷開，延時(shí)3 s后，備用電源斷路器（K11）斷開，主用電源斷路器（K13）閉合，再延時(shí)3 s后，恢復(fù)市電正常供電。此時(shí)各斷路器閉合狀態(tài)為：K10、K12、K13、K14、K15閉合，K11斷開。

水澗山配電房市電停電，備用電源停電，水澗山配電房?jī)?nèi)各高壓斷路器恢復(fù)市電正常供電時(shí)的狀態(tài)。此時(shí)各斷路器閉合狀態(tài)為：K10、K12、K13、K14、K15閉合，K11斷開。

2.3 石鼓配電房高壓斷路器之間電氣/機(jī)械聯(lián)鎖控制

石鼓配電房?jī)?nèi)各高壓斷路器之間分合閘操作通過PLC控制模塊對(duì)電氣/機(jī)械聯(lián)鎖裝置進(jìn)行控制。PLC控制邏輯設(shè)置為主回路優(yōu)先，確保恢復(fù)供電后的斷路器狀態(tài)恢復(fù)正常。配電房?jī)?nèi)各高壓斷路器改造后分合邏輯如表3所示。

表3 石鼓配電房?jī)?nèi)各高壓斷路器分合邏輯表

石鼓配電房市電正常供電時(shí)，由市電進(jìn)行供電，由水澗山配電房引來的備用電源不投入使用。此時(shí)各斷路器閉合狀態(tài)為：K20、K22、K23、K24、K25閉合，K21斷開。

當(dāng)石鼓配電房市電停電時(shí)，市電進(jìn)線斷路器（K20）斷開，延時(shí)5 s確認(rèn)時(shí)間后，主用電源斷路器（K23）斷開，備用電源斷路器（K21）閉合，延時(shí)3 s后，其他斷路器（K22、K24、K25）閉合，由石鼓配電房引來的備用電源投入使用。此時(shí)各斷路器閉合狀態(tài)為：K21、K22、K24、K25閉合，K20、K23斷開。

石鼓配電房市電恢復(fù)供電時(shí)，延時(shí)5 s確認(rèn)時(shí)間后，則市電進(jìn)線斷路器（K20）閉合，備用電源斷路器（K21）閉合，其他斷路器（K22、K24、K25）斷開，延時(shí)3 s后，備用電源斷路器（K21）斷開，主用電源斷路器（K23）閉合，再延時(shí)3 s后，恢復(fù)市電正常供電。此時(shí)各斷路器閉合狀態(tài)為：K20、K22、K23、K24、K25閉合，K21斷開。

石鼓配電房市電停電，備用電源停電，石鼓配電房?jī)?nèi)各高壓斷路器恢復(fù)市電正常供電時(shí)的狀態(tài)。此時(shí)各斷路器閉合狀態(tài)為：K20、K22、K23、K24、K25閉合，K21斷開。

3 設(shè)備安裝注意事項(xiàng)

所有設(shè)備必須進(jìn)行進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收，包括設(shè)備、出廠文件、合格證和各種認(rèn)證標(biāo)志等，然后按照要求進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)。安裝之前應(yīng)檢查埋設(shè)的基礎(chǔ)型鋼是否滿足安裝要求，各接地扁鋼、接地線纜等接地系統(tǒng)必須有效連接，不得漏埋、漏接、假接等，電纜應(yīng)嚴(yán)格按照施工規(guī)范要求壓接。設(shè)備安裝之前必須征得監(jiān)理工程師的許可，電氣設(shè)備安裝應(yīng)符合《電氣裝置安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》相關(guān)內(nèi)容的要求。

4 結(jié)語

本次改造設(shè)計(jì)是把高壓雙電源切換技術(shù)創(chuàng)新性地應(yīng)用在高速公路隧道供電方面，通過定制的高壓雙電源自動(dòng)切換裝置將隧道兩端配電房的兩路獨(dú)立電源進(jìn)行了無縫切換，實(shí)現(xiàn)兩路電源以互為備用的方式對(duì)整個(gè)隧道進(jìn)行供電，極大地減少了隧道停電時(shí)間，有效提高了隧道供電系統(tǒng)的可靠性和安全性。本次改造設(shè)計(jì)方案應(yīng)用于高速公路隧道供電方面在廣東省為首創(chuàng)。此項(xiàng)設(shè)計(jì)方案為保障高速公路隧道的供配電穩(wěn)定可靠提供了解決方案，對(duì)（特）長(zhǎng)隧道的供電方式設(shè)計(jì)具有很大的借鑒意義和推廣價(jià)值。