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施有很多,比如隧道監(jiān)控、隧道通信、隧道照明、隧道通風、隧道消防設備等,這些機電設施為公路的通達程度以及駕駛人員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)設計

2.1 相關標準及規(guī)范

長隧道供配電系統(tǒng)的設計遵循國際、國家、行業(yè)等多項相關標準的要求。這些標準包括：

1)GB 4943—2001《信息技術設備的安全》

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

3)GB/T 14394—93《計算機軟件可靠性和可維護性管理》

4)GB 17859—1999《計算機信息系統(tǒng)安全保護等級劃分準則》

5)GB 50052—2009《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》

6)GB 50053—2011《20 kV及以下變電所設計規(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 隧道電力負荷分級

隧道重要電力負荷分級[1]如表1所示。

表1 隧道重要電力負荷分級

2.3 變電所的設計

結合隧道的地理位置和供電來源，本隧道變電所設置在長隧道出口，洞口變電所設計凈高3.3 m，由供電系統(tǒng)低壓側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)通風窗加防護網(wǎng)(網(wǎng)孔10×10 mm)。變電所內(nèi)設電纜溝，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、窗應有防止小動物進入的措施，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

變電所高壓側采用單母線分段運行方式，需要一路外電引入高壓進線柜，低壓側采用單母線分段運行方式，計量方式為高供高計。變電所配備柴油發(fā)電機組作為低壓備用電源，設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；當市電停電時由柴油發(fā)電機組在15 s以內(nèi)快速啟動，維持一、二級負荷和重要負荷的供電；當市電恢復后，機組自動退出運行，恢復成市電供電。對一級負荷中的高壓操作電源、應急照明和電力監(jiān)控等特別重要等負荷采用EPS作為低壓備用電源。

2.6 負荷估算

因隧道機電各系統(tǒng)對供電的需要，通過對隧道的照明、通風、消防、監(jiān)控等用電量進行計算，負荷計算表見表2，結果詳見表3。

表2 用電負荷表

表3 設備配置表

2.7 供配電系統(tǒng)設備的選擇

設備采用先進、可靠、維護性小的設備，并且為今后設備擴容留有余地。高壓柜選用金屬封閉開關設備，可作為接收和分配電能之用，即應有終端變電站的接線，柜體采用拼裝搭接式結構，體積小、重量輕，具有很強的系列性和通用性。變壓器采用樹脂絕緣型干式變壓器，帶IP20防護等級的鋁合金外殼、強迫風冷(AF)及溫控、溫顯裝置(當繞組溫度高于110 ℃時，溫控箱啟動風機強迫風冷，若強迫風冷下繞組溫度下降低于90 ℃風機停止，若繞組溫度進一步升高，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、電氣強度高、不污染環(huán)境，防潮濕，可在100%濕度下安全運行。隧道變電所低壓柜采用抽出式開關柜，體積小、出線回路多，安裝方便、維護安全可靠。為保證隧道應急照明用電，在變電所內(nèi)設EPS裝置，電池后備時間為180 min。

變電所的高低壓開關柜，主要進出線開關要考慮電力監(jiān)控的結合，并預留遙控遙測條件[2]。根據(jù)規(guī)范要求，隧道內(nèi)的電氣設備防護等級不低于IP65。

2.8 主要設備及作用

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

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)主要由低壓進線柜、功率補償柜、加強照明出線抽屜柜、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、電能轉換和消耗中起通斷、控制或保護等作用。

4) 配套設備：a)柴油發(fā)電機組：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、應急照明、監(jiān)控攝像機供電一段時間(時間長短與電池容量和耗電量有關)。

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)遠程監(jiān)控方式

高壓柜、低壓柜、發(fā)電機、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，通信管理機再將信號匯集通過光纜或無線信號傳輸至電力監(jiān)控服務器上，通過相應的電力監(jiān)控軟件進行數(shù)據(jù)讀取和發(fā)出警報，提示管理者對供配電設備進行監(jiān)控及維護。

3 結束語

公路長隧道的供配電系統(tǒng)涉及用電設備較多，設備的正常運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)的運行狀態(tài)應時刻進行監(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。