吳劍青 李亞芳

摘 要：市政長(zhǎng)隧道低壓電氣需要有一定的熱穩(wěn)定性，所以實(shí)際電氣設(shè)計(jì)與計(jì)算過程中，需要針對(duì)市政長(zhǎng)隧道中供配電設(shè)備及供電線路的特征，合理選擇用電的負(fù)荷和低壓斷路器，這樣才能選擇最佳的出線電纜線徑，計(jì)算單相短路電流和進(jìn)行選擇保護(hù)，達(dá)到最終的熱穩(wěn)定性目的。本文筆者對(duì)市政長(zhǎng)隧道電氣低壓設(shè)計(jì)與計(jì)算進(jìn)行了綜合的探討。

關(guān)鍵詞：市政長(zhǎng)隧道；低壓電氣；設(shè)計(jì)；計(jì)算

眾所周知，市政長(zhǎng)隧道具有的優(yōu)勢(shì)是無可比擬的，如優(yōu)化道路、拉近交通距離、合理提升車速及康地震災(zāi)害等等。所以在目前土地越來越緊張的背景下，應(yīng)用的頻率越來越高。但從目前市政長(zhǎng)隧道低壓電氣設(shè)計(jì)的情況來看，還是存在著種種問題。所以，需要合理堅(jiān)持市政長(zhǎng)隧道配電設(shè)計(jì)理念和原則，對(duì)其供電能力及配電的長(zhǎng)度進(jìn)行全面的分析，這樣才能針對(duì)實(shí)情設(shè)計(jì)出滿足市政隧道需求的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)適用的低壓配電方案，促進(jìn)我國(guó)相關(guān)事業(yè)的順利發(fā)展。

一、具體分類及用電負(fù)荷分析

1、城市隧道的具體分類

城市隧道的具體分類可以按照用途來分類。用途是可通行危險(xiǎn)化學(xué)品等等的機(jī)動(dòng)車，可以分為三大類，其一類為長(zhǎng)度大于1500米，二類是長(zhǎng)度大于500小于1500米，三類是長(zhǎng)度小于500米；用途是僅讓非危險(xiǎn)化學(xué)品等等機(jī)動(dòng)車通行的，可以分為四大類，一類的長(zhǎng)度需要大于3000米，二類需要是大于1500米而小于3000米，三類是大于500米而小于1500米，四類是長(zhǎng)度要小于500米；用途是僅讓人行或者非機(jī)動(dòng)車通行的，分為兩類，其三類是長(zhǎng)度需要大于1500米，第四類是長(zhǎng)度要小于1500米。

2、一二類隧道需要達(dá)到的供電要求

對(duì)于上面介紹的一二類隧道而言，需要按照消防用電的規(guī)格來進(jìn)行一級(jí)負(fù)荷供電，可以將一級(jí)負(fù)荷作用于獨(dú)立電源的用電設(shè)備和低壓雙電源的切換裝置位置，運(yùn)用雙電源自動(dòng)切換式的模式。此模式作用下，其中一個(gè)電源如果存在故障情況，就不會(huì)對(duì)另外的電源造成任何的影響與損害。

3、用電負(fù)荷分析

第一，針對(duì)用電負(fù)荷而言，其分類主要有隧道照明、消防應(yīng)急照明、交通信號(hào)、PLC控制系統(tǒng)等等。其中電氣負(fù)荷的分布方式采取的是沿隧道以帶狀長(zhǎng)距離、分散及非均勻的相對(duì)對(duì)稱而存在。電氣負(fù)荷的分類主要以兩種方式存在，即運(yùn)營(yíng)通風(fēng)和日常照明，其他的弱電用電負(fù)荷都十分的小，但它的負(fù)荷性質(zhì)卻十分關(guān)鍵，設(shè)計(jì)過程中必須要考慮到后備應(yīng)急電源這一點(diǎn)。

二、市政長(zhǎng)隧道變電設(shè)計(jì)

這里所指的變電設(shè)計(jì)是隧道變電所與箱式變電站。對(duì)于前者而言，需要將10KV總配設(shè)置在洞口處，分變電室設(shè)計(jì)于隧洞中，而每個(gè)變電室供電的半徑都需要控制在750米以內(nèi)；對(duì)于后者而言，需要遵循成組風(fēng)機(jī)的設(shè)置原則，風(fēng)機(jī)的低壓供電干線半徑要小于500米，照明供電臂需要在達(dá)到電壓降指標(biāo)及長(zhǎng)線路單相接地保護(hù)規(guī)格之時(shí)，確保其長(zhǎng)度小于1500米。同時(shí)要選擇干式變壓器和電容器及真空斷路器，這樣才能符合隧道對(duì)相關(guān)設(shè)備的干式無油化要求。此外，維護(hù)及監(jiān)測(cè)空間必須要進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。隧道中的變電所與箱式變電站設(shè)計(jì)時(shí)必須要考慮到防排積水及通風(fēng)兩個(gè)方面，確保其防護(hù)等于處于IP55狀態(tài)中。

三、合理對(duì)用電負(fù)荷與電流進(jìn)行計(jì)算

需要計(jì)算的用電負(fù)荷與電流有很多，如設(shè)備的容量、計(jì)算電流及尖峰電流等。所以針對(duì)照明的用電負(fù)荷方面，可以巧將光源的額定功率加附屬設(shè)備功率結(jié)合起來進(jìn)行計(jì)算，合理計(jì)算出需要的電流數(shù)。針對(duì)風(fēng)機(jī)及水泵用電負(fù)荷方面，需要先將每臺(tái)設(shè)備的容量計(jì)算與掌控好，這樣在得知總用電功率之時(shí)，自然能快速算出最終的電流數(shù)。此外，計(jì)算過程中需要允許電壓出現(xiàn)偏差，并要按照最合理的計(jì)算規(guī)則進(jìn)行計(jì)算。

四、合理選擇斷路器及低壓電纜

一般是分為小型、塑殼、萬能斷路器三種。斷路器是配電回路設(shè)備的電源控制及保護(hù)開關(guān)，低壓斷路器的性能及可靠性直接會(huì)影響電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，相關(guān)設(shè)備人員的安全性，必須要對(duì)斷路器進(jìn)行合理的選擇，當(dāng)然想要達(dá)到此目的就需要在設(shè)計(jì)過程中加強(qiáng)研究與計(jì)算的力度?？梢赃x擇限流式斷路器，其斷路器具有在短路電流未達(dá)到頂峰期值前就被完全分?jǐn)嗟膬?yōu)勢(shì)，能最大限度的減少預(yù)期的能量，自然能確保電網(wǎng)、電氣設(shè)備的機(jī)械力、焦耳能量得到合理的減少。

對(duì)于低壓電纜方面的選擇而言，需要非常的慎重，所以需要從敷設(shè)方式和環(huán)境條件兩個(gè)視角來選擇導(dǎo)體的載流量，并要使其處于不小于計(jì)算電流的狀態(tài)中。當(dāng)然還需要保證選擇的導(dǎo)體要符合線路保護(hù)的最低需求。

五、線路末端單相接地短路電流的計(jì)算分析

計(jì)算方式：Id=Un/√3/Zphp，其中Un是線電壓，Zphp是相保阻抗。為了讓線路可靠的切斷接地故障電流，線路末端最小短路電流需要不小于斷路器瞬間的脫扣器整定的1.3倍。

六、導(dǎo)體需要具備的特征分析

配電回路發(fā)生短路故障的過程中，其電流通過保護(hù)裝置和被保護(hù)導(dǎo)體，保護(hù)裝置會(huì)快速進(jìn)行動(dòng)作，會(huì)快速切斷供電回路，對(duì)導(dǎo)體有較強(qiáng)的保護(hù)作用。但保護(hù)裝置一般會(huì)有固定的動(dòng)作時(shí)間，此時(shí)間段內(nèi)，導(dǎo)體必須要具有承受斷路電流熱效應(yīng)的能力，這樣才不會(huì)發(fā)生意外的事故。所以當(dāng)斷路持續(xù)時(shí)間小于5秒時(shí)，需要對(duì)其熱穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試方式是S≥I/K√t。

【總結(jié)】

首先，對(duì)于市政長(zhǎng)隧道，需要合理設(shè)置變電室，控制低壓側(cè)線路的供電半徑，使開關(guān)和電纜線路處于合理的經(jīng)濟(jì)狀態(tài)，提升用電保護(hù)和安全度。其次，斷路器需要以符合性質(zhì)為中心，選擇短延時(shí)脫扣整定電流和瞬間脫扣電流，發(fā)揮對(duì)線路的保護(hù)及安全用電作用。再次，選擇最小熱穩(wěn)定電纜截面，提升設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)效益。最后，針對(duì)實(shí)情合理調(diào)整保護(hù)整定值，提供良好的隧道用電環(huán)境，為社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展奠定扎實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)計(jì)算方法分析[J].李鵬飛，王濱.智能建筑電氣技術(shù).2011（01）

作者簡(jiǎn)介：

李亞芳女199108助理工程師畢業(yè)于紹興文理學(xué)院現(xiàn)就職于杭州中騰市政工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司自動(dòng)化本科學(xué)歷

吳劍青男19880427助理工程師畢業(yè)于浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院現(xiàn)就職于杭州中騰市政工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司電氣工程本科學(xué)歷