辛志陶

(山西欣奧特自動化工程有限公司，山西 太原030012)

1 系統(tǒng)概述

公路長隧道中需要用電的設(shè)施有很多,比如隧道監(jiān)控、隧道通信、隧道照明、隧道通風(fēng)、隧道消防設(shè)備等,這些機(jī)電設(shè)施為公路的通達(dá)程度以及駕駛?cè)藛T的行車安全提供保障，而供他們正常使用的電能來源于公路隧道的供配電系統(tǒng)。

2 隧道供配電系統(tǒng)設(shè)計

2.1 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范

長隧道供配電系統(tǒng)的設(shè)計遵循國際、國家、行業(yè)等多項相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。這些標(biāo)準(zhǔn)包括：

1)GB 4943—2001《信息技術(shù)設(shè)備的安全》

2)GB/T 8567—1988《計算機(jī)軟件產(chǎn)品開發(fā)文件編制指南》

3)GB/T 14394—93《計算機(jī)軟件可靠性和可維護(hù)性管理》

4)GB 17859—1999《計算機(jī)信息系統(tǒng)安全保護(hù)等級劃分準(zhǔn)則》

5)GB 50052—2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》

6)GB 50053—2011《20 kV及以下變電所設(shè)計規(guī)范》

7)GB 50168—2006《電器裝置安裝工程電纜線路施工及驗收規(guī)范》

8)GB 50169—2006《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規(guī)范》

2.2 隧道電力負(fù)荷分級

隧道重要電力負(fù)荷分級[1]如表1所示。

表1 隧道重要電力負(fù)荷分級

2.3 變電所的設(shè)計

結(jié)合隧道的地理位置和供電來源，本隧道變電所設(shè)置在長隧道出口，洞口變電所設(shè)計凈高3.3 m，由供電系統(tǒng)低壓側(cè)引出一回路至變電所用總照明配電箱，為變電所內(nèi)照明。

柴油發(fā)電機(jī)房、貯油間耐火等級為一級，并配置干粉滅火器。其余各室為二級。屋面有保溫、隔熱層及良好的防水和排水措施，室內(nèi)通風(fēng)窗加防護(hù)網(wǎng)(網(wǎng)孔10×10 mm)。變電所內(nèi)設(shè)電纜溝，電纜溝用水泥抹平，并采取防水、排水措施，采用螺紋鋼蓋板。各室的門、窗應(yīng)有防止小動物進(jìn)入的措施，如增加擋鼠板。

2.4 高壓電源

用電采用地方可靠電源，由地方高壓電源經(jīng)10 kV架空線路引至變電所外終端桿，再由終端桿電纜引入變電所。

2.5 供電方式

變電所高壓側(cè)采用單母線分段運(yùn)行方式，需要一路外電引入高壓進(jìn)線柜，低壓側(cè)采用單母線分段運(yùn)行方式，計量方式為高供高計。變電所配備柴油發(fā)電機(jī)組作為低壓備用電源，設(shè)置快速自啟動和電源自動切換裝置，正常情況變電所由市電供電；當(dāng)市電停電時由柴油發(fā)電機(jī)組在15 s以內(nèi)快速啟動，維持一、二級負(fù)荷和重要負(fù)荷的供電；當(dāng)市電恢復(fù)后，機(jī)組自動退出運(yùn)行，恢復(fù)成市電供電。對一級負(fù)荷中的高壓操作電源、應(yīng)急照明和電力監(jiān)控等特別重要等負(fù)荷采用EPS作為低壓備用電源。

2.6 負(fù)荷估算

因隧道機(jī)電各系統(tǒng)對供電的需要，通過對隧道的照明、通風(fēng)、消防、監(jiān)控等用電量進(jìn)行計算，負(fù)荷計算表見表2，結(jié)果詳見表3。

表2 用電負(fù)荷表

表3 設(shè)備配置表

2.7 供配電系統(tǒng)設(shè)備的選擇

設(shè)備采用先進(jìn)、可靠、維護(hù)性小的設(shè)備，并且為今后設(shè)備擴(kuò)容留有余地。高壓柜選用金屬封閉開關(guān)設(shè)備，可作為接收和分配電能之用，即應(yīng)有終端變電站的接線，柜體采用拼裝搭接式結(jié)構(gòu)，體積小、重量輕，具有很強(qiáng)的系列性和通用性。變壓器采用樹脂絕緣型干式變壓器，帶IP20防護(hù)等級的鋁合金外殼、強(qiáng)迫風(fēng)冷(AF)及溫控、溫顯裝置(當(dāng)繞組溫度高于110 ℃時，溫控箱啟動風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫風(fēng)冷，若強(qiáng)迫風(fēng)冷下繞組溫度下降低于90 ℃風(fēng)機(jī)停止，若繞組溫度進(jìn)一步升高，溫控箱將發(fā)出超溫報警(155 ℃)和超溫跳閘信號(170 ℃))，低噪音、低損耗、電氣強(qiáng)度高、不污染環(huán)境，防潮濕，可在100%濕度下安全運(yùn)行。隧道變電所低壓柜采用抽出式開關(guān)柜，體積小、出線回路多，安裝方便、維護(hù)安全可靠。為保證隧道應(yīng)急照明用電，在變電所內(nèi)設(shè)EPS裝置，電池后備時間為180 min。

變電所的高低壓開關(guān)柜，主要進(jìn)出線開關(guān)要考慮電力監(jiān)控的結(jié)合，并預(yù)留遙控遙測條件[2]。根據(jù)規(guī)范要求，隧道內(nèi)的電氣設(shè)備防護(hù)等級不低于IP65。

2.8 主要設(shè)備及作用

1) 10 kV變電所的10 kV高壓配電系統(tǒng)由高壓進(jìn)線柜、計量柜、PT柜、照明變壓器出線柜、風(fēng)機(jī)出線柜等組成，主要作用：用于高壓電系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電、電能轉(zhuǎn)換和消耗中起通斷、控制或保護(hù)等作用。

2) 80 kVA干式變壓器1臺、80 kVA地埋變壓器3臺，主要作用：高壓變低壓。

3) 400 V低壓配電系統(tǒng)主要由低壓進(jìn)線柜、功率補(bǔ)償柜、加強(qiáng)照明出線抽屜柜、雙電源柜、基本照明、監(jiān)控出線抽屜柜等組成，主要作用：用于低壓電系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電、電能轉(zhuǎn)換和消耗中起通斷、控制或保護(hù)等作用。

4) 配套設(shè)備：a)柴油發(fā)電機(jī)組：停電后主動發(fā)電。b)EPS不間斷電源：停電后為電力監(jiān)控儀表、應(yīng)急照明、監(jiān)控攝像機(jī)供電一段時間(時間長短與電池容量和耗電量有關(guān))。

2.9 供配電傳輸流程圖(圖1)

圖1 供配電傳輸流程圖

2.10 接地

變電所接地采用TN-S接地方式，接地電阻小于1Ω[3]。

2.11 供配電系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控方式

高壓柜、低壓柜、發(fā)電機(jī)、EPS、變壓器上都安裝有電力監(jiān)控儀表，儀表通過控制線纜將采集到的信號傳輸至電力監(jiān)控通信管理機(jī)，通信管理機(jī)再將信號匯集通過光纜或無線信號傳輸至電力監(jiān)控服務(wù)器上，通過相應(yīng)的電力監(jiān)控軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取和發(fā)出警報，提示管理者對供配電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控及維護(hù)。

3 結(jié)束語

公路長隧道的供配電系統(tǒng)涉及用電設(shè)備較多，設(shè)備的正常運(yùn)行是隧道擁有安全通行環(huán)境的前提，所以公路長隧道供配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)應(yīng)時刻進(jìn)行監(jiān)控管理，而電力監(jiān)控系統(tǒng)平臺的使用讓變電室無人值守且實時監(jiān)控成為現(xiàn)實。