隧道工程中供配電系統特點及電氣設計探討

高錦丹

摘要：隨著經濟和各行各業的快速發展，當一個城市交通方面的需求越來越旺盛的時候，這個城市政府就會開始加強市政隧道項目的建設力度。眾所周知，一個城市建設工程中最重要的項目肯定是這個城市的供配電系統，它會直接影響到這個城市的發展，工程質量不過關會降低這個城市經濟發展的速度，因此，本文論述了市政隧道工程中的供配電的特點，供配電系統的設計應根據負荷類型，技術規范和環境要求適用于確定當地電力需求。

關鍵詞：市政隧道工程;供配電系統;特點;電氣設計

引言

隨著市政隧道工程數量相繼增加，為人們的出行提供了諸多便利條件，也增加了城市的交通運輸效率，但目前市政隧道工程在電氣設計方面還存在諸多問題需要改進，在施工過程中應當加強對各個環節的控制，保證供電配電系統穩定運行。

1隧道工程中供配電系統的特點

隧道工程中供配電變電所設置通常為10KV的供配電系統，已達到整個隧道內的供電需求，受到多方面因素的影響，供配電設計經常會存在電壓不穩的情況，在白天由于負載過多造成電壓偏低，晚上又會呈上升趨勢，隧道內照明燈受到這方面影響，長期處于不穩定的工作狀態。如果電壓出現較低現象，很容易造成觸發器的誤操作;當電壓較高的時候，又造成不必要的能源損耗，不管是哪種情況，都不利于照明設備的正常運轉，甚至降低照明燈具使用壽命。對隧道內供配電系統進行優化是非常重要的，能夠提高電力系統的運行質量，由于隧道工程相對比較復雜，在設計上的要求也更為嚴格，相比于其他普通供配電系統，隧道供配電系統技術更具有多樣化的特點：首先，供配電系統必須具有足夠的可靠度和安全性，在隧道正常運行中，如果出現供配電系統問題，勢必會對車輛行人的正常通行造成困擾，嚴重的化甚至會產生安全事故，造成巨大損失。同時，供配電系統中對于火災事故的預防具有很重要作用，需要滿足一級負荷實行條件，相關部門對于供配電設計必須嚴格按照相關技術標準認真落實，建設備用電源以確保隧道內供電系統的安全。第二，對于一些規模大、隧道長、工程量大的工程，需要配備足夠數量的電氣設備，再設計過程中應該根據實際需要，科學選擇設備的型號和規格，提高對電力設備質量的檢查，避免由于這方面因素造成的使用問題。第三，市政隧道供配電系統設計，除了要考慮自身的系統性要求，還應該關注配套設施的完善，確保整個工程項目能夠具有足夠的協調性，已達到共同發展的要求，比如：排水、通風、消防、監控等。另外，根據土建施工、電氣施工等多方面要求及施工現場環境條件，做好隧道內照明設計的優化和安排，提高整個隧道運行的質量與安全系數。

2市政隧道工程中供配電系統的電氣設計探究

2.1消防負荷設計電源末端切換

在市政隧道工程中供配電系統中會涉及到防火設計，能夠及時發生火災隱患并撲滅火災是最基本的要求，其最重要的便是消防設施以及火災報警系統，在設計的過程中應當及時采用雙電源末端切換的方法保障防火系統的運行安全性。雖然在設計規范方面并沒有明文規定，但是根據實際情況需要適當的考慮這一設計防范。假設應用這一種模式，必然會促使低壓柜回路，并提升電纜的應用數量，從而提升供電的面積，導致工程成本明顯提升。同時因為隧道內的特殊環境，很容易促使末端切換箱發生腐蝕與損壞，導致使用功能下降。但是，這一種模式的應用情況下，可以促使在一路電纜發生故障時，有備用電纜能夠持續供電，從而保障供電的穩定性。在實際應用中，隧道內的電纜基本上都處于并列鋪設的情況，一旦其中一條發生機械破壞，其它也會遭受一定的影響，同時每一條電纜都具備短路保護裝置，過流損壞現象比較小，可以采用鎧裝電纜進行設計。

2.2變壓器的保護裝置設計

變壓器保護裝置是確保供配電系統穩定運行的關鍵所在，常用的變壓器保護裝置有斷路器及負荷開關熔斷器模式，這兩種中繼電器得到廣泛應用，但是通過進行分析對比，后者是使用優點也很多。在市政隧道供配電系統運行中，采取開關方法進行負荷切換的情況是非常普遍的，在這個過程中短路保護發生比較少。負荷開關熔斷器主要是運用開關切換負荷的方法，利用熔斷器已達到短路狀態下的保護效果，在使用中可以達到10ms內快速切換的保護效果，大大提高供配電系統的安全系數。結合市政隧道的實際情況，嚴格按照相關規范標準進行保護方案的優化，對不大于500kVA容量的配電變壓器可以采取高壓熔斷器的形式，當配電變壓器的容量高于500kVA時，適宜使用高壓斷路器，通過相互之間的科學選擇和相互協調提高供配電系統的安全運行。

2.3變壓器容量選取要合理。

為了保證市政隧道工程建設中的供電安全性，要對變壓器的容量進行合理地選取，因為，在市政隧道工程中，通常涉及到的設備很多，每種設備可能對電的要求都不同，因此，需要對變壓器的容量進行科學精密地計算。變壓器容量的選取一般是根據實際情況做出合理的抉擇。常用方法為：先計算隧道變電所總負荷，然后根據此，分別用兩臺變壓器對負荷進行分擔，這樣一來，如若一臺變壓器故障，那么另一臺可以繼續使用，不會影響隧道運行，然而，這種方法的弊端在于一旦發生超負荷運轉，則對變壓器有極大的損傷。所以建議先按短期負荷進行電壓器的容量選擇，一旦后期發生變化，則可以進行變壓器的更換或者增加變壓器，且要考慮單臺變壓器的容量、負載率等等因素，這樣可以減少變壓器損耗。

2.4隧道電氣設計中的節能

在隧道施工及運行過程中，不僅要切實考慮到隧道的安全問題，還要在建造隧道過程中盡量使用環保材料，以促進可持續發展。隨著全球變暖，人們逐漸意識到保護環境的重要性，這就需要從生活的方方面面做出努力，隧道的施工建設也不例外。在施工過程中，施工單位也應該盡量選擇節能環保材料進行安裝，以切實做到節能減排發展。在電氣設計中，除了按照國家相關法規進行設備選擇外，還可以從技術的各個環節入手實現電力資源的節能降耗。例如，隧道中變電所的位置就要盡量設置在負荷中心，縮短供電距離，減少壓降損耗，且有時可以考慮采用埋地變壓器分散分布在負荷中心，低壓供電半徑控制在數百米以內，以降低電能損耗以及有色金屬的消耗。隧道工程中的照明要求綠色照明，采用高光效燈具，且可以選用電子整流器替代電感整流器，結合實際情況，運用先進的照明控制技術，達到節能的目的。

結語

總之，雖然中國的市政隧道建設取得了很大進展，但城市供配電項目仍然存在影響政治經濟發展的問題，有待解決。因此希望建設城市隧道的參與人員不斷關注城市工程，持續改善問題，將城市建設的更美好。

參考文獻

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中鐵第六勘察設計院集團有限公司隧道設計分公司，天津?300000