何美華

（中交機電工程有限公司武漢設(shè)計院）

0 引言

中非“一帶一路”戰(zhàn)略在非洲肯尼亞快速發(fā)展，肯尼亞先后新建了蒙內(nèi)標(biāo)軌鐵路、內(nèi)馬一期標(biāo)軌鐵路、奈瓦沙ICD集裝箱等項目，有效解決了從蒙巴薩港口到首都內(nèi)羅畢公路交通擁堵問題，實現(xiàn)了時間效益、經(jīng)濟效益的雙提升。本項目為肯尼亞內(nèi)羅畢快速路項目（Nairobi Expressway Project，Nep），為解決肯尼亞內(nèi)羅畢的交通擁堵問題，本項目起點為Mlolongo東側(cè)，終點為James Gichuru Road（Westlands Redhill Road Link），全長27.1km，全線共設(shè)置10處互通式立交，共25座匝道收費站，根據(jù)其建設(shè)規(guī)模，全線設(shè)置箱變?yōu)槭召M系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、生活辦公系統(tǒng)及路燈供電［1］。由于快速路項目用電負(fù)荷呈條形帶狀分布，呈現(xiàn)沿線負(fù)荷小而分散、供電點多的特點［2－3］，提出了快速路電力貫通線集中供電方案，本文主要針對高壓外部電源、區(qū)間負(fù)荷等級、壓降計算等方面對區(qū)間箱變11kV電源供應(yīng)的方案進行研究。該方案的實施，可減少與肯尼亞電力公司（KPLC）外部電源的接口，縮短外部電源施工周期，節(jié)約大量人力、財力和物力。

1 外部電源情況及區(qū)間負(fù)荷分布

據(jù)調(diào)查，NEP項目沿線外部電源相對匱乏，且當(dāng)?shù)?1kV電力線路供電可靠性低，斷電頻繁，線路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，普遍采用木頭桿，傾斜現(xiàn)象常見。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，本項目全線附近共計3處11kV地方電源，暫未發(fā)現(xiàn)33kV電源，結(jié)合收費站出入口設(shè)置，本項目全線共設(shè)置19座收費站，收費站的里程、用電容量、負(fù)荷等級如表1所示。

表1 負(fù)荷分布及負(fù)荷分類

（續(xù)）

2 供電方案

區(qū)間負(fù)荷主要為一級負(fù)荷和三級負(fù)荷，其中收費系統(tǒng)用電、監(jiān)控系統(tǒng)用電等屬于一級負(fù)荷，其余負(fù)荷為三級負(fù)荷。一級負(fù)荷需要兩路外部電源或一路外部電源＋柴油發(fā)電機進行供電，三級負(fù)荷主要由一路外部電源供電。

2.1 高壓供電方案

目前國內(nèi)外常見有分散式供電方案和集中供電方案。

（1）分散式供電方案

分散式供電方案適用于地方電網(wǎng)發(fā)達(dá)、電源接引點方便的情況。肯尼亞快速公路項目全長27.1km，共19座收費站用電點。若每一處需要從附近的地方11kV線路T接電源，一方面與KPLC接口談判工作量巨大，施工進度難以保證；另一方面運營管理接口多，供電質(zhì)量、可靠性及可行性均難以滿足用戶側(cè)用電需求。

（2）集中供電方案

集中供電方案適用于地方電網(wǎng)分布不均，電力供應(yīng)緊張的地區(qū)。結(jié)合肯尼亞地方電網(wǎng)分布在NEP項目附近的位置，擬在本項目中間位置接引一路11kV電源，靠近NEP紅線位置設(shè)置一座中心配電所（一進二出），分別向本項目大、小里程兩端供電，19座收費站設(shè)置箱變，同時，根據(jù)負(fù)荷的等級配置低壓柴油發(fā)電機為區(qū)間用電負(fù)荷供電。集中供電方案適用于地方電力資源分布不均、電力供應(yīng)緊張的地區(qū)，保證供電可靠性和電能質(zhì)量，有效減少工期和外部接口數(shù)量。

（3）方案比較

從供電電源點數(shù)量、接線方式及可靠性、電能質(zhì)量、施工工期等方面對比分散供電方案和集中供電方案，如表2所示。

表2 分散供電方案和集中供電方案比較

綜合上述，考慮內(nèi)羅畢快速路項目沿線電網(wǎng)情況，本次高壓供電采用集中供電方案。

2.2 低壓供電方案

考慮到收費站低壓負(fù)荷有一級負(fù)荷，本項目在有一級負(fù)荷的收費站附近新建一座柴油發(fā)電機，為一級負(fù)荷提供備用電源，從而保證一級負(fù)荷供電可靠性，由于本次僅針對高壓供電方案進行研究，故不對低壓供電方案展開詳細(xì)的描述。

2.3 供電線路選型

肯尼亞快速路項目與肯尼亞既有的道路（R8）相鄰，故本項目的紅線較小，且肯尼亞土地私有化嚴(yán)重，故本項目不適宜采用11kV架空線供電方式，為保證供電可靠性、可持續(xù)性，本項目擬采用11kV電纜供電，電纜的規(guī)格型號為FY－YJV22－8.7／15kV，電纜沿本項目的護坡邊緣直埋敷設(shè)、過路或過水溝采用穿鋼管敷設(shè)，橋上采用外掛電纜槽敷設(shè)。

3 壓降計算

本項目結(jié)合肯尼亞電力公司在肯尼亞快速路線路附近的11kV電源分布情況，擬設(shè)置一處11kV中心配電所（一進二出），11kV中心配電所分別饋出兩個11kV供電回路，分別為本項目大里程和小里程的11／0.4kV箱變供電，本項目全線供電示意圖如下圖所示，由于本項目線路較長，且分布在大、小里程的箱變等多個負(fù)荷供電點，根據(jù)電線壓降計算公式（1）［4］，本次采用三相平衡負(fù)荷線路幾個負(fù)荷用電負(fù)荷矩Pili（kW·km）表示，即：

圖 供電示意圖

式中，Δu%為線路電壓損失百分?jǐn)?shù)，%；Δup%為三相線路每1kW·km的電壓損失百分?jǐn)?shù)，%／kW·km；Un為線路標(biāo)稱電壓，kV；R′X′O為三相線路單位長度的電阻和電抗，Ω／km；l為線路長度，km；P為有功功率，kW。

根據(jù)壓降計算公式及查找的電纜參數(shù)，11kV中心配電所至每處11／0.4kV箱變處的壓降如表3所示，11kV中心配電所至小里程末端最大壓降為1.79%，至大里程末端最大壓降為2.87%，均滿足壓降不超過額定值的±5%的要求［5］。本項目采用11kV高壓集中供電方案、供電線路選型均滿足全線供電要求。

表3 壓降計算表

（續(xù)）

4 結(jié)束語

在高速公路及快速路管理過程中，機電系統(tǒng)正常運行發(fā)揮重要作用，為了保證肯尼亞內(nèi)羅畢快速路（NEP）項目的出入口收費站的正常運行，本項目從肯尼亞電力公司接引一路11kV外部電源，設(shè)置11kV中心配電所，采用全電纜敷設(shè)方式為本項目高速收費站出入口11／0.4kV箱變供電，同時低壓設(shè)置柴油發(fā)電機保證了本項目中一級負(fù)荷的正常供電，為肯尼亞內(nèi)羅畢快速路項目機電系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、可靠性、安全性提供了保障，以確?？夏醽唭?nèi)羅畢快速路（NEP）收費站出入口收費系統(tǒng)的正常運行。本項目的研究成果可以為后續(xù)國外公路機電系統(tǒng)的供電方式提供重要的參考價值。