鄭小英

（福建源發(fā)電力勘察設計有限公司，福建福州 350000）

0 引言

眾所周知，高速公路工程是一項極為復雜的工程，包含了大量野外機電設備、道路監(jiān)控設備以及信號燈指示設備等用電設備，這為高速公路工程建設增加了很多困難。除此之外，高速公路工程野外機電設備具有分布范圍廣、分布點位多的特點，而且高速公路的機電設備大多是建設在野外遠離配電機房。因此，高速公路機電設備的供電問題逐漸成為制約我國高速公路工程健康穩(wěn)定發(fā)展的重要問題。

1 高速公路通信管道在高速公路工程中的作用

高速公路通信管道敷設是高速公路工程建設中重要的工作之一，更是高速公路主體工程與機電系統(tǒng)、高速公路照明設備、道路監(jiān)控指示系統(tǒng)等工作系統(tǒng)的重要連接環(huán)節(jié)。除此之外，高速公路通信管道為各種電纜、光纜的敷設、維修提供了條件，并對高效發(fā)揮高速公路的實際作用有著極為重要的意義。高速公路通信管道可以為各種線路以及電纜、光纜提供鋪線通道，這在很大程度上為國家資源的統(tǒng)一調(diào)配以及經(jīng)濟資源的節(jié)約做出了積極的貢獻。與此同時，高速公路通信管道是高速公路信息通信、視頻監(jiān)控、收費系統(tǒng)建設的基礎設施，不斷提高高速公路通信通道的施工質(zhì)量，可以有力保證干線管道、通信站、高速收費站、高速服務區(qū)、高速維修站等工作站點的正常運行。

2 高速公路供電電纜的設計與施工原則

2.1 高速公路供電電纜的設計原則

高速公路供電電纜的施工設計工作，不僅關系高速公路供電電纜的施工質(zhì)量、高速道路交通的安全、高速公路工程的造價問題，同時還關系高速公路供電電纜的實際敷設工作是否能夠正常展開。因此，高速公路供電電纜的設計，不僅要根據(jù)施工環(huán)境特點制定科學的設計方案，同時還要滿足各種電纜、光纜的敷設要求。在進行高速公路供電電纜施工設計時，首先要測算高速公路整體工程用電設備的用電量，然后選擇合適的供電電纜纜線。其次，在設計供電電纜時，要考慮后期的維護與檢修工作，因此應對供電電纜纜線進行分層、分段設計，避免出現(xiàn)隨意敷設的情況。除此之外，高速公路供電電纜的施工設計方案，要避開特殊建筑物以及人流密集地區(qū)，避免為后期的工程造成安全隱患[1]。

2.2 高速公路供電電纜的施工原則

高速公路供電電纜的施工，首先要根據(jù)電纜敷設方案選擇合適的電纜纜線。一般情況下，為了保證高速公路整體工程的安全，要選擇硅芯管銅芯電纜。其次，在實際施工時，要對電纜纜線進行嚴格的敷設前測試，保證供電電纜能夠正常使用。除此之外，還應堅持以下施工規(guī)范：

第一，供電電纜敷設時盡可能遠離工程爆破點位置。第二，供電電纜深埋敷設時要避開含有酸堿腐蝕以及電流電化敷設的區(qū)域。第三，供電電纜敷設時要遠離白蟻危害的地段。第四，供電電纜深埋之后要在電纜兩側各10cm 的位置增設電纜保護板。第五，當供電電纜敷設于非凍土區(qū)域時，電纜外皮到地下構筑物之間的距離要大于30cm 以上。第六，供電電纜深埋敷設時，其外部絕緣層距離地面位置要大于70cm以上。

在保證堅持以上施工規(guī)范的同時，還需要對供電電纜采取保護措施，即加設電纜保護管。通常情況下，對供電電纜的保護工作要嚴格執(zhí)行以下施工規(guī)范:第一，供電電纜保護管的管口位置應保持光滑不能有毛刺，其內(nèi)壁應保持干燥整潔。第二，為了有效控制供電電纜不受電氣干擾，在進行電纜保護管施工時應選擇鋼管材質(zhì)的保護管。第三，對于防火以及機械性要求高的場所，應該采用鋼管材質(zhì)的保護管。第四，埋入地下的保護管必須滿足耐腐蝕、耐高溫以及抗壓要求。第五，當供電電纜需要敷設于土壤水分比較大的地區(qū)時，供電電纜保護管應選擇密封性良好的塑料材質(zhì)保護管。第六，供電電纜保護管中不能出現(xiàn)過多纜線，每個保護管中只能出現(xiàn)一根電纜。第七，供電電纜保護管的內(nèi)徑不能小于供電電纜的外徑，杜絕在進行保護管施工時出現(xiàn)保護管內(nèi)壁與供電電纜絕緣皮發(fā)生摩擦的情況[2]。

3 高速公路通信管道敷設的具體要求

根據(jù)建設環(huán)境的不同，高速公路通信管道的敷設主要有以下要求：

第一，按照高速公路通信管道工程的實際特點、建設規(guī)模以及未來的發(fā)展方向，在實際施工時要明確高速公路通信管道的近期建設與未來發(fā)展之間的關系，不僅要著眼滿足現(xiàn)在的實際需求，還需要能夠支持未來的發(fā)展規(guī)劃。與此同時，為了進一步提升高速公路通信管道的使用壽命，在選擇管道材料時應選擇外徑大于40mm，內(nèi)徑大于35mm 的硅芯管材作為通信管道的主要材料。

第二，在高速公路互通結合處以及重點設施位置，要進行通信管道的加固，采用鍍鋅管對硅芯管進行加固保護，并且采用玻璃鋼電纜保護管對供電電纜進行加固保護，以保證通信管道及供電電纜的使用安全。

第三，在通信管道敷設路線上，要每隔1000m 設置纜線分支利用孔，以保證各種機電設備能夠有效連接通信管道中的各種光纜、供電電纜以及監(jiān)控專屬纜線。除此之外，在纜線分支利用孔位置，采用直徑不低于120mm 的優(yōu)質(zhì)鍍鋅鋼管對通信管道中的各種線纜進行加固保護。

第四，當通信管道施工路過高速公路橋梁或者橋梁式通道時，采用線纜保護箱對通信管道內(nèi)的硅芯管進行保護。

第五，當通信管道通過涵洞時，應采用高空建設方式通過[3]。

4 高速公路遠程供電方案

4.1 高速公路常用供電方式

通常情況下，高速公路工程的野外機電設備主要包括微波車輛測速儀、高速公路監(jiān)控攝像系統(tǒng)、道路信息信號燈指示系統(tǒng)以及特殊天氣條件下高速公路能見度檢測系統(tǒng)等設備系統(tǒng)。其中，除道路信息信號燈消耗電能較多以外，其他幾種設備實際消耗電能較少。與此同時，高速公路野外機電設備大部分是在高速公路沿線進行設計安裝的，其具有條形分布的安裝特點，并且所有設備均處在同一條直線上。高速公路野外機電設備的供電方式主要有低電壓直接供電方式、太陽能發(fā)電供電方式、自然風力發(fā)電供電方式及遠程供電方式等。其中，低壓直接供電方式通常采用220V 或者380V 電壓進行直接供電，其具有施工復雜、造價昂貴、后期維護難度大的特點。而太陽能發(fā)電供電以及風力發(fā)電供電會受到野外天氣因素的影響，不能保證供電量的持續(xù)性，并且后期維護費用高。因此，在高速公路野外機電設備供電方式中，最常用的是遠程供電方式?，F(xiàn)階段，為了進一步確保高速公路野外機電設備供電電壓的穩(wěn)定性和可靠性，又出現(xiàn)了交流遠程供電和直流遠程供電的供電方案。

4.2 交流遠程供電方案

高速公路工程中的交流遠程供電系統(tǒng)，其工作原理是通過科學利用電壓浮動技術將電壓與供電電纜線路中的壓降進行抵消，以完成對高速公路遠端機電設備的供電。交流遠程供電系統(tǒng)是由電源發(fā)生裝置、供電電纜、電源電壓轉換裝置組成。其中,交流遠距離供電系統(tǒng)的電源發(fā)生裝置必須安裝在變電所中，內(nèi)置升壓隔離變壓器將交流遠距離供電系統(tǒng)與供配電網(wǎng)隔離，并輸出恒定電源（見圖1）。電源發(fā)生裝置根據(jù)供電電纜負載回路電流的變化，科學調(diào)節(jié)電纜回路的輸出電壓，以滿足負載回路對電壓的實際需求。除此之外，按照交流遠程供電方式的供電特點，電壓可以上升到800V 左右，因此有效降低了供電電纜的線纜截面積。通常情況下，供電電纜截面積在2×6mm2到2×16mm2之間都能滿足實際工作要求。

圖1 交流遠程供電方案

4.3 直流遠程供電方案

高速公路工程中的直流遠程供電系統(tǒng)與交流遠程供電系統(tǒng)不同，其是以220V 交流電壓為基礎供電電源，通過近端電力設備進行升壓，將220V 電壓調(diào)節(jié)成為400～800V 的直流電壓，經(jīng)過普通供電電纜或者新型復合光纜將電能輸送到遠端，然后科學地利用電源逆變器把400～800V 電壓調(diào)節(jié)轉換成220V 交流電壓對高速公路不同機電設備進行有效供電。一般情況下，直流遠程供電系統(tǒng)是由近端局部電力調(diào)節(jié)設備、電能輸送纜線和遠端電壓調(diào)節(jié)設備三個組成部分構成。除此之外，高速公路收費站或者高速公路服務區(qū)的220V 用電設備以及380V 用電設備經(jīng)過電壓轉換、整流以及濾波等方法將電壓調(diào)節(jié)提升到330～600V 的直流電壓，通過供電電纜與高速公路遠端用電設備進行連接，而高速公路遠端用電設備經(jīng)過電壓轉換為合適的供電電壓，為高速公路各種用電設備進行供電。直流供電系統(tǒng)直流電壓的升高，有效降低了供電電纜的截面積，一般采用2×10mm2或者2×16mm2的供電電纜。

5 高速公路供電電纜敷設的注意事項

在高速公路通信管道中進行供電電纜敷設時，不僅要對高速公路沿線的用電設備進行科學的測量，在保證滿足高速公路用電設備用電需求的同時，選擇合適的供電電纜，還要充分考慮供電電纜的導體材質(zhì)、供電電纜的截面積等因素，進一步降低線路發(fā)生電氣火災的風險。

5.1 供電電纜導體材料的選擇

由于供電電纜的敷設是在高速公路通信管道之中，其敷設環(huán)境相對固定，并且對供電電纜回路的安全性要求較高，因此在選擇供電電纜導體材料時一定要選擇導電性能好的材料。在眾多金屬導體材料中，導電性能最好的為銀材質(zhì)的導體，其次是銅和鋁。但是銀導體材料的造價太高不適合廣泛應用，除在特殊工作以及特殊用途情況下選擇銀芯電纜之外，一般情況下會選擇銅芯電纜或者是鋁芯電纜。而銅芯電纜與鋁芯線纜相比，銅芯電纜具有機械強度大、容易延展、導電性能強的特點，因此在高速公路供電電纜的選擇中一般選擇銅芯電纜。

5.2 供電電纜的線纜截面積選擇

在選擇供電電纜時要充分考慮線纜的截面積，以保證供電電纜的使用安全。高速公路供電電纜的線纜截面積在選擇時應符合以下幾個要求。

第一，供電電纜通過負載電流時，供電電纜的線芯溫度不能過高，否則會損害供電電纜的塑料絕緣層。通常情況下，聚氯乙烯塑料的持續(xù)工作最高溫度是75℃，而交聯(lián)聚乙烯塑料的長期持續(xù)工作最高溫度是90℃。因此，在選擇供電電纜時不僅要考慮線纜的截面積，還要考慮其絕緣層的材質(zhì)。

第二，高速公路供電電纜通過短路電流時，不能超過其所允許的短路電流強度。

第三，高速公路供電電纜的電壓損失要控制在相關標準允許的范圍之內(nèi)。

第四，高速公路供電電纜一定要有足夠的機械強度，并且供電電纜在通信管道進行敷設時，要根據(jù)供電電纜截面積的不同采用適合的敷設方式，一般采用穿纜方法或者纜線牽引方法。牽引敷設應按照相關工作規(guī)范，一定要在穿管之前進行供電電纜穿管敷設最大長度的測算。與此同時，在通信管道中嚴禁出現(xiàn)兩條供電電纜的組裝接頭。除此之外，還要在野外設備纜線分支利用孔部位進行供電電纜的加固，采用兩根直徑不低于110mm 的鍍鋅鋼管對供電電纜進行保護，以保證供電電纜的安全使用。

5.3 供電電纜敷設施工的相關要求和規(guī)范

供電電纜在通信管道中進行敷設時，不僅要選擇質(zhì)量優(yōu)良的電纜纜線，還要符合相關電纜纜線的敷設要求和規(guī)范。第一，敷設高速公路供電電纜時要考慮高速公路工程的整體規(guī)劃，電纜纜線的敷設要做到引出方向一致、彎度一致、相互間的距離一致。第二，供電電纜敷設時要盡可能避開有腐蝕性雜質(zhì)的土壤層。第三，盡量減少高速公路供電電纜與其他建筑設施的交叉，尤其是要盡量避開熱力管道或者通信光纜。第四，高速公路供電電纜的敷設要選擇深埋地下70～100cm，同時要注重對供電電纜的保護，在供電電纜周圍要鋪設軟體保護層。第五，當供電電纜需進行彎曲時，其彎曲的半徑不能小于自身纜線外徑的25 倍，盡可能保護供電電纜不受損壞。

6 結語

供電電纜在高速公路通信管道中進行敷設，是一項極為復雜且重要的工作，其工作質(zhì)量直接關系高速公路系統(tǒng)的正常運轉。因此，深入研究高速公路通信管道供電電纜的敷設，對進一步提升我國高速公路工程的建設質(zhì)量有著極為重要的意義。高速公路施工建設單位要從實際工作角度出發(fā)，積極研究高速公路通信管道敷設工作，大力促進我國高速公路工程的健康穩(wěn)定發(fā)展。