王保華

摘 要：高速公路隧道供配電系統(tǒng)是高速公路安全運行的基礎保障。當前高速公路工程建設不斷向山嶺地區(qū)擴展，其中隧道建設比重也不斷加大，從而對公路隧道供配電系統(tǒng)的設計提出了更加嚴格的要求。并且由于各種因素的影響，使得隧道供配電系統(tǒng)設計存在諸多問題，基于此，本文對高速公路隧道電氣工程中的供配電設計進行了探討分析。

關鍵詞：高速公路隧道;供配電設計;變壓器;應急電源;照明

隧道是高速公路的重要組成部分，其供配電系統(tǒng)的安全可靠性直接影響到隧道區(qū)域用電設備，例如照明設備、信號設備等是否能夠正常運作，因此為了保證高速公路正常運營，以下就高速公路隧道電氣工程中的供配電設計進行了探討分析。

1 高速公路隧道電氣工程供配電設計中的變壓器保護裝置

當前高速公路隧道電氣工程供配電設計中一般采用斷路器對變壓器進行保護工作，而對于負荷開關加熔器的使用則相對較少。設計人員多認為斷路器的保護效果好于負荷開關加熔器，實則在供配電機制中，經(jīng)常會出現(xiàn)利用開關切換電力負荷的情況，而電力短路的現(xiàn)象是較少出現(xiàn)的。斷路器根據(jù)較少出現(xiàn)的短路電流而設計，具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜、造價高等特點。而負荷開關加熔器的運行機制則是分離控制功能和保護功能，負荷開關可以進行對頻發(fā)的負荷功能的切換，熔斷器則進行不常出現(xiàn)的短路保護。斷路器裝置上由于存在繼電保護，算上燃弧和啟動時間，通常一次開斷所用時間在60毫秒以上，相比之下，限流熔斷器擁有速斷功能，切除故障只需要10毫秒甚至更短的時間，進而能夠更加高效地保護變壓器。此外，對于變壓器的保護裝置，在選取上也不能采取一成不變的模式，不同的保護裝置會起到各不相同的保護功用，需要依據(jù)實地相關章程，結(jié)合實地情況，進行具有一定針對性的選取工作。根據(jù)萬伏供電機制的設計章程，當變壓器的容量小于等于500千伏安時，選擇高壓熔斷器進行保護;當電壓器的容量大于500千伏安時，應該高壓斷路器進行保護。

2 高速公路隧道電氣工程供配電設計中的變壓器容量選擇

（1）變壓器容量選擇問題。高速公路隧道電氣工程的供配電設計中選擇變壓器容量的方法，通常是把隧道變電所中計算負荷的總值平均分成兩部分，使用相同容量的兩臺變壓器各自承擔一部分負荷。當出現(xiàn)一架變壓器發(fā)生故障或者外電失電情況發(fā)生時，另一架將承擔全部電力負荷。這種選擇方式一般存在以下問題：1）隧道用電設備重要集中在通風和照明設備上。通風設備方面，其設計一般都是依照一次設計分階段施行的方式進行。在交通量低的時期，通風設備需要的電力負荷也相對較低，但是隨著交通量的積累增加，通風所用的電力負荷也相對增長。2）每臺變壓器都需要具有應對緊急情況，在必要條件下具有承擔全部電力的能力，這就要求變壓器選取中，需要根據(jù)總計算電力負荷進行選取。正常狀態(tài)下的變壓器的承載概率是50%甚至更少，因此在緊急狀況的運行中易導致低運行效率和高損耗的出現(xiàn)。

（2）變壓器容量選擇問題的策略，針對上述問題，可以選擇交通量低的階段的電力負荷作為參考，首先使用低負荷的變壓器，并采取逐步添置變壓器的方法或者在一定階段后調(diào)換大容量變壓器，來適應交通量增加帶來的高負荷供電需求。變壓器選擇需滿足容量可承載全部一級電力負荷和一部分二級電力負荷，以及變壓器額負載率保證在0.6到0.8之間這兩個條件。這樣的選擇方式，可以保證正常狀態(tài)下，每架變壓器的效率均達90%以上，并且在緊急狀態(tài)中，可以運用干式變壓器具有的短時過載功能，切實保證供電，達到經(jīng)濟、安全的目的。

3 高速公路隧道電氣工程供配電設計中的應急電源配置

高速公路隧道需要安裝應急電源，以防止在突發(fā)事故的情況下保障照明、監(jiān)控等應急策略得以正常運轉(zhuǎn)。公路隧道的照明監(jiān)控設備在緊急情況下會發(fā)揮重要作用，需要保證應急電源供應的穩(wěn)定充足，因此，在應急電源的選取方面需要對諸多元素進行考慮。應急電源的選取工作需要依據(jù)應急狀況下的電力負荷情況、持續(xù)時間、電源特點等各種因素進行綜合參考，從而確保安全、經(jīng)濟、合理。應急電源的種類不同，在實際的設計安裝中，只選取一種可能無法滿足應急需求，并且難以保證安全穩(wěn)定。一般情況下，在公路隧道特別是事故會造成較大程度危害的高速公路隧道方面，需要選取兩種以上的應急電源作為組合式電源進行應急操作。當應急電源是源自電網(wǎng)的獨立式電源時，供電需要從外路引入獨立電源，獨立電源數(shù)量為兩路，如果一路出現(xiàn)問題，另一路可以保持供電。這樣可以保持供電容量的穩(wěn)定和供電時間的延長。

4 高速公路隧道電氣工程供配電設計中的失壓脫扣裝置選取

高速公路隧道電氣工程供配電設計中的設計工作人員選擇低壓斷路器方面的失壓脫扣裝置，為了在室內(nèi)停止供電的狀況下，將不重要的電力負荷關閉，從而確保重要的電力負荷可以得到應急電源的正常電力供應。但是，當市內(nèi)電力恢復正常時，如果隧道供配電機制中沒有設置自動設備，那么需要人工進行合閘，為送電工作造成不變。此外，失壓脫扣裝置長時間通電會造成電力浪費，而且在夜間，電網(wǎng)電壓的升高以及空氣潮濕的原因，會加大失壓脫扣燒損的概率。針對這種狀況，出線斷路器在低壓配電系統(tǒng)中不使用失壓脫扣裝置，改成分母線分別配置重要電力和非重要電力。這樣，在失去市內(nèi)電力供應的狀況下，切斷非重要電力母線上的斷路器，應急電源得以集中對重要電力母線上的裝置進行供電。

5 高速公路隧道電氣工程供配電設計中的照明問題及其節(jié)能策略

（1）隧道照明問題。主要有：1）路面照明不達標存有交通隱患。在路面照明過程中為了能夠降低照明能耗，國內(nèi)很多高速公路都通過開啟基本照明或者通過開啟應急燈的方法進行照明，但是該照明方式讓隧道的出入洞口或者洞內(nèi)的路面照明亮度不過，導致交通道路的安全性受到較為嚴重的影響。2）山區(qū)高速交通量小。部分高速公路都要建立在山區(qū)地域，由于高速公路主要的作用是“四通八達”，因而部分路段是作為國家高速公路網(wǎng)的重要組成部分存在，導致交通量不穩(wěn)定，深山處的高速公路整體交通量偏小。

（2）隧道照明節(jié)能策略。主要體現(xiàn)在：1）提升半導體照明的技術標準。目前照明節(jié)能產(chǎn)品是隧道照明節(jié)能的核心產(chǎn)品設備，由此照明燈具的性能和技術變得就尤為重要。對于新型節(jié)能半導體照明產(chǎn)品而言，由于LED技術飛速發(fā)展，所以產(chǎn)品制造以及質(zhì)量檢驗在無國家相關標準制約的同時，都是受到廠家的參考數(shù)值限制，同時在相關產(chǎn)品評定中，也受到產(chǎn)品多樣化的影響。在結(jié)合我國半導體發(fā)展的技術特點，需要研制節(jié)能型半導體隧道燈產(chǎn)品檢驗標準，通過科學的引導，讓行業(yè)能夠可持續(xù)發(fā)展。2）完善主體工程設計理念。由于高速公路工程在道路、橋梁和隧道等方面，具備多專業(yè)、多學科的綜合實踐性要求，由此隧道節(jié)能不僅需要從機電設施方面考慮，更需要從總體工程角度出發(fā)，在設計時需要將內(nèi)容分發(fā)到各個專業(yè)部門，例如在選擇隧道洞口時，需要通過洞口減光做好設施設計。

6 結(jié)語

綜上所述，高速公路隧道電氣工程中的供配電系統(tǒng)對高速公路隧道正常運行和安全保障具有重要作用。因此在高速公路隧道工程建設過程中，需要對供配電系統(tǒng)進行合理設計，從而保證高速公路隧道電氣工程供配電系統(tǒng)運行的安全性與經(jīng)濟性。

參考文獻：

[1]蘇金龍.高速公路隧道供配電系統(tǒng)設計中存在的問題[J].綠色環(huán)保建材，2018（5）：123+126.

[2]辛志陶.長隧道供配電系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].山西電子技術，2020（4）：12-13+23.

[3]黃志平.特長隧道供配電系統(tǒng)方案優(yōu)化設計[J].機電信息，2019（21）：12-13.