譚宇

摘 要：隨著我國高速公路科技水平日益提高，交通運(yùn)輸成為了人類歷史文明發(fā)展的標(biāo)志和產(chǎn)物，國家也越來越重視道路建設(shè)的重要性，大量修建高速公路就是其具體表現(xiàn)。當(dāng)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(shù)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(yùn)行基礎(chǔ)的通風(fēng)、照明等要求。

關(guān)鍵詞：高速公路；隧道；供配電系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；問題；對(duì)策

中圖分類號(hào)：U453.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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(tǒng)是高速公路隧道正常運(yùn)行的重要保障，我們?cè)诠匪淼朗┕そㄔO(shè)中，應(yīng)當(dāng)注意隧道供配電的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。合理優(yōu)化的設(shè)計(jì)可以給公路運(yùn)行提供安全保障，應(yīng)該根據(jù)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(tǒng)設(shè)計(jì)符合國家的規(guī)定要求，另外對(duì)于施工材料也應(yīng)該根據(jù)工程材料驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行選取。近年來，雖然我國高速公路隧道供配電設(shè)施已經(jīng)有了較大的優(yōu)化完善，但是在供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中還存在一些問題，需要我們引起高度重視，及時(shí)整改，以確保高速公路的正常運(yùn)行，為廣大人民出行或者各地之間的貿(mào)易交流提供保障，帶來便利。

1 大中型隧道的供配電系統(tǒng)組成

1.1 供配電照明系統(tǒng)

供電和照明是隧道整個(gè)供給電系統(tǒng)的重要組成部分，是機(jī)電系統(tǒng)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(xù)24小時(shí)不間斷的供電。在我們隧道供配電的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，首先應(yīng)該測(cè)試運(yùn)行的實(shí)際負(fù)荷，以安全性為前提的系統(tǒng)設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)，避免出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)作，如果出現(xiàn)了超負(fù)荷運(yùn)作的情況之下，也要及時(shí)的協(xié)調(diào)配電系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，以滿足供電需求。隧道供配電照片系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系到后期使用中安全系數(shù)，如果因?yàn)樗淼乐姓彰髟O(shè)計(jì)不合理，或者照明故障就有可能引發(fā)車禍發(fā)生。

1.2 供配電通風(fēng)系統(tǒng)

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(dāng)前一些高速公路由于體質(zhì)條件比較惡劣，導(dǎo)致隧道環(huán)境非常閉塞，特別是在一些比較長的隧道里表現(xiàn)更為突出，所以我們?cè)谒淼览锩嬉O(shè)置專門的通風(fēng)系統(tǒng)，通風(fēng)系統(tǒng)都是由電作為動(dòng)力帶動(dòng)的，良好的通風(fēng)系統(tǒng)有助于幫助隧道提供良好的外部環(huán)境。通風(fēng)系統(tǒng)的主要組成部分是區(qū)域控制、環(huán)境監(jiān)測(cè)、風(fēng)控系統(tǒng)。通風(fēng)系統(tǒng)的主要作用就是根據(jù)隧道里面的一氧化碳濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，當(dāng)隧道的一氧化碳含量超標(biāo)的時(shí)候，控制區(qū)的風(fēng)機(jī)運(yùn)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(jī)朋友提供一個(gè)健康的隧道環(huán)境。

1.3 消防設(shè)施系統(tǒng)及應(yīng)急電源設(shè)置

隧道消防系統(tǒng)另一個(gè)機(jī)電系統(tǒng)重要組成部分是隧道的消防設(shè)施系統(tǒng)，在一些長隧道中，應(yīng)該根據(jù)長度差異設(shè)計(jì)緊急出口數(shù)量，讓隧道處于一個(gè)安全的運(yùn)營環(huán)境中，供配電系統(tǒng)在消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中主要是要設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)的通風(fēng)設(shè)備，并配備數(shù)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(shè)中一定要做好應(yīng)急電源設(shè)置系統(tǒng)，以便于出現(xiàn)故障時(shí)，采取緊急措施應(yīng)付突發(fā)情況。

2 現(xiàn)存隧道供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的問題

2.1 變壓器容量選擇不合理

在公路隧道供配電設(shè)計(jì)中我們要如何選擇變壓器是一個(gè)非常重要的問題，通常我們?cè)谒淼览锩孢x擇變壓器都是通過計(jì)算隧道里面電流的負(fù)荷，不同容量的變電器各自承擔(dān)的負(fù)荷是不一樣的，通常情況下隧道里面設(shè)置兩個(gè)變電器，當(dāng)一個(gè)變電器發(fā)生故障之后，由另一個(gè)承擔(dān)全部負(fù)荷運(yùn)行，這種方法應(yīng)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(yīng)用在照明和排風(fēng)上面，通風(fēng)設(shè)備在使用中，其頻率往往具有階段性的特點(diǎn)，所以我們應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行數(shù)據(jù)分析以階段性設(shè)計(jì)為主，比如，在交通流量較低的時(shí)候通風(fēng)設(shè)備的電力運(yùn)行負(fù)荷較低，隨著交通流量的不斷增加，其負(fù)荷也會(huì)逐漸增加，由于運(yùn)行負(fù)荷的差異，就極可能出現(xiàn)上千瓦的差值，所以，我門在交通流量低的時(shí)候使用交通流量高的變壓器必然會(huì)造成資源的浪費(fèi)，為國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來不利的影響。（2）電容器應(yīng)用情況不同，需要在運(yùn)行中承擔(dān)一些電路，所以選擇合適的變壓器可以更好的優(yōu)化高速公路的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。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(huì)出現(xiàn)較高損耗。在實(shí)際使用中，變壓器的負(fù)荷占其額定容量的60%左右時(shí)效率最高，當(dāng)負(fù)荷小于其容量的30%時(shí)，出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象，變壓器的鐵損和無功損耗過大，負(fù)荷接近其容量的100%時(shí)，其銅損就會(huì)明顯增加。因此，變壓器的常用負(fù)荷應(yīng)占其容量的40%～70%比較經(jīng)濟(jì)，最好在60%左右，才能使變壓器工作在高效率的區(qū)域內(nèi)，做到變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。上面說了變壓器的常用負(fù)荷應(yīng)占其容量的60%左右，那么在排灌線路如何根據(jù)電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷確定變壓器的容量呢？在實(shí)際運(yùn)行中負(fù)荷率不可能是一個(gè)固定值，另外還需考慮變壓器的基本電價(jià)（變壓器容量越大，契約電力越大，則用戶要交的基本電費(fèi)也越多），因此，選擇的變壓器容量應(yīng)略高于變壓器的最高負(fù)荷率，一般以75%～90%為宜，選擇80%較為符合實(shí)際運(yùn)行情況。

2.2 變壓器斷路器的選擇不科學(xué)

當(dāng)前很多高速公路在隧道供配電設(shè)計(jì)過程中都采用斷路器來保護(hù)變壓器，很少使用負(fù)荷開關(guān)加容器。一些設(shè)計(jì)人員認(rèn)為負(fù)荷開關(guān)加容器的使用效果不如斷路器，其實(shí)在隧道的供配電系統(tǒng)中，也時(shí)常會(huì)有使用開關(guān)切換電力負(fù)荷的行為，相對(duì)而言，電力短路的情況發(fā)生得還比較少。斷路器主要是根據(jù)電流短路而設(shè)計(jì)的，其主要特點(diǎn)是內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，而且電流短路發(fā)生的概率比較小。另外負(fù)荷開關(guān)加熔器的主要功能是保護(hù)及分離控制，而且可以對(duì)一些經(jīng)常發(fā)生的負(fù)荷功能及時(shí)進(jìn)行切換，熔斷器還將進(jìn)行短路保護(hù)。另外據(jù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，斷路器一次斷開時(shí)間一般較長，相比限流熔斷器使用后時(shí)間會(huì)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(tǒng)的設(shè)計(jì)中，變壓器選的保護(hù)裝置也不是一成不變的，不同的模式的保護(hù)效果也不相同，在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，還需要根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，及建設(shè)實(shí)況，進(jìn)行針對(duì)性的選擇，比如根據(jù)萬伏供電機(jī)制設(shè)計(jì)章程設(shè)定定值500千伏安，小于定值是選用高壓熔斷器，大于定值時(shí)選擇熔斷器。根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，科學(xué)合理的使用變電器保護(hù)裝置。

2.3 應(yīng)急電源配置設(shè)計(jì)不到位

高速公路隧道中為了隧道正常運(yùn)行必須做好后備電源準(zhǔn)備工作，即安裝應(yīng)急電源，以便于緊急情況發(fā)生時(shí)能應(yīng)急照明，使通風(fēng)、監(jiān)控設(shè)備能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。高速公路隧道照明監(jiān)控設(shè)備在緊急情況下有著極大的作用，所以我們必須保證應(yīng)急電源穩(wěn)定充足讓緊急情況之下的隧道也能正常運(yùn)作。我們應(yīng)該綜合各方面需要進(jìn)行考慮，選擇合適的應(yīng)急電源配置。其中主要的幾個(gè)考慮因素是：電源特點(diǎn)、使用時(shí)間、負(fù)荷情況等，通過全面考慮確保應(yīng)急電源配置合理安全，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。應(yīng)急電源的種類很多，所以我們?cè)诟咚俟匪淼腊惭b應(yīng)急電源設(shè)計(jì)中，如果只是單純的選擇一種電源，可能并不能達(dá)到安全穩(wěn)定的效果，通常情況下，高速公路隧道出現(xiàn)事故就會(huì)危害到隧道的供配電系統(tǒng)。為了確保其安全穩(wěn)定運(yùn)行，我們可以選擇組合式的應(yīng)急電源模式。設(shè)置兩種或多種獨(dú)立的電源電路，這樣可以確保如果一方應(yīng)急電路出現(xiàn)故障的時(shí)候，另一方還可以實(shí)現(xiàn)正常供電，而且組合式應(yīng)急電源還有利于加大電容量，延長供電時(shí)間。

2.4 失壓脫扣裝置的選取不實(shí)際

在高速公路隧道供配電設(shè)計(jì)中失壓脫扣裝置的選取也是十分重要的，一些設(shè)計(jì)人員由于常規(guī)習(xí)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(nèi)停電的情況下，關(guān)閉不重要的電力負(fù)荷，確保主線路的正常電路供應(yīng)，但是這種方法的弊端是，如果電力恢復(fù)之后，設(shè)備不能自行啟動(dòng)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(shí)間通電還將造成資源浪費(fèi)，在一些地理氣候比較潮濕的隧道中，失壓脫扣出現(xiàn)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(nèi)失去電力供應(yīng)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(shí)現(xiàn)對(duì)于主要電力線路的集中持續(xù)供電。

3 結(jié)束語

綜述高速公路隧道供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)于隧道供電系統(tǒng)的日常運(yùn)作起著極其重要的作用，所以我們?cè)诟咚俟匪淼澜ㄔO(shè)中，應(yīng)充分考慮其重要性，針對(duì)不同的情況進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)，經(jīng)過上述分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前我們高速公路隧道供配電設(shè)計(jì)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(xué)、應(yīng)急電源配置設(shè)計(jì)沒有最優(yōu)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(shè)將會(huì)更加全面，所以我們高速公路供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，不斷發(fā)展創(chuàng)新改革落后的設(shè)計(jì)理念，在進(jìn)行高速公路隧道供配點(diǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中可以適當(dāng)多設(shè)計(jì)幾種方案，經(jīng)過測(cè)試后選擇最佳方案，以實(shí)現(xiàn)隧道系統(tǒng)供配電系統(tǒng)正常運(yùn)行，為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展提供保障。

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