高速公路隧道供配电系统设计中存在的问题分析

本文针对高速公路隧道中的供配电系统设计中存在问题进行研究，并在对问题探究分析的基础上，针对不同的问题进行具体的研究，找出相应的解决措施，为隧道供配电系统的实地设计建设工作提供参照。

【关键词】公路隧道 供配电系统 设计

高速公路隧道供配电系统是高速公路安全运行的基础保障。现今高速公路工程建设不断向山岭高原地区扩展，其中隧道的建设比重也在不断加大，从而对公路隧道供配电系统的设计提出了更加严格的要求。面对越来越重要的隧道供配电系统设计工作，其中存在的各种问题也变的突出并需要通过及时合理的措施加以解决。

1 变压器容量选择问题

公路隧道供配电的相关设计中，选择变压器容量的方法，通常是把隧道变电所中计算负荷的总值平均分成两部分，使用相同容量的两台变压器各自承担一部分负荷。当出现一架变压器发生故障或者外电失电情况发生时，另一架将承担全部电力负荷。这种通常的选择方式存在两点缺陷：

第一，隧道用电设备重要集中在通风和照明设备上。通风设备方面，其设计一般都是依照一次设计分阶段施行的方式进行。在交通量低的时期，通风设备需要的电力负荷也相对较低，但是随着交通量的积累增加，通风所用的电力负荷也相对增长。交通量高低所需要的通风电力可能造成数千瓦的差值。因此，在交通量低的时期选择适用于高交通量阶段的变压器会形成资源浪费。

第二，每台变压器都需要具有应对紧急情况，在必要条件下具有承担全部电力的能力，这就要求变压器选取中，需要根据总计算电力负荷进行选取。正常状态下的变压器的承载概率是50%甚至更少，因此在紧急状况的运行中易导致低运行效率和高损耗的出现。

针对上述缺陷，可以选择交通量低的阶段的电力负荷作为参考首先使用低负荷的变压器，并采取逐步添置变压器的方法或者在一定阶段后调换大容量变压器，来适应交通量增加带来的高负荷供电需求。变压器选择需满足容量可承载全部一级电力负荷和一部分二级电力负荷，以及变压器额负载率保证在0.6到0.8之间这两个条件。这样的选择方式，可以保证正常状态下，每架变压器的效率均达90%以上，并且在紧急状态中，可以运用干式变压器具有的短时过载功能，切实保证供电，达到经济、安全的目的。

2 变压器保护装置

现今在高速公路隧道供配电设计进程中，多采用断路器对变压器进行保护工作，而对于负荷开关加熔器的使用则相对较少。设计人员多认为断路器的保护效果好于负荷开关加熔器，实则在供配电机制中，经常会出现利用开关切换电力负荷的情况，而电力短路的现象是较少出现的。断路器根据较少出现的短路电流而设计，具有内部结构复杂、造价高等特点。而负荷开关加熔器的运行机制则是分离控制功能和保护功能，负荷开关可以进行对频发的负荷功能的切换，熔断器则进行不常出现的短路保护。断路器装置上由于存在继电保护，算上燃弧和启动时间，通常一次开断所用时间在60毫秒以上，相比之下，限流熔断器拥有速断功能，切除故障只需要10毫秒甚至更短的时间，进而能够更加高效地保护变压器。

此外，对于变压器的保护装置，在选取上也不能采取一成不变的模式，不同的保护装置会起到各不相同的保护功用，需要依据实地相关章程，结合实地情况，进行具有一定针对性的选取工作。根据万伏供电机制的设计章程，当变压器的容量小于等于500千伏安的时候，选择高压熔断器进行保护；当电压器的容量大于500千伏安的时候，应该高压断路器进行保护。

3 应急电源配置工作

公路隧道中需要安装应急电源，以防止在突发事故的情况下保障照明、监控等应急措施得以正常运转。公路隧道的照明监控设备在紧急情况下会发挥重要作用，需要保证应急电源供应的稳定充足，因此，在应急电源的选取方面需要对诸多元素进行考虑。应急电源的选取工作需要依据应急状况下的电力负荷情况、持续时间、电源特点等各种因素进行综合参考，从而确保安全、经济、合理。

应急电源的种类不同，在实际的设计安装中，只选取一种可能无法满足应急需求，并且难以保证安全稳定。一般情况下，在公路隧道特别是事故会造成较大程度危害的高速公路隧道方面，需要选取两种以上的应急电源作为组合式电源进行应急操作。当应急电源是源自电网的独立式电源时，供电需要从外路引入独立电源，独立电源数量为两路，保证一路出现问题，另一路可以保持供电。这样可以保持供电容量的稳定和供电时间的延长。

4 失压脱扣装置的选取

公路隧道供配电的设计中，一些设计工作人员选择低压断路器方面的失压脱扣装置，为了在室内停止供电的状况下，将不重要的电力负荷关闭，从而确保重要的电力负荷可以得到应急电源的正常电力供应。但是，当市内电力恢复正常是，如果隧道供配电机制中没有设置自动设备，那么需要人工进行合闸，为送电工作造成不变。此外，失压脱扣装置长时间通电会造成电力浪费，而且在夜间，电网电压的升高以及空气潮湿的原因，会加大失压脱扣烧损的概率。针对这种状况，出线断路器在低压配电系统中不使用失压脱扣装置，改成分母线分别配置重要电力和非重要电力。这样，在失去市内电力供应的状况下，切断非重要电力母线上的断路器，应急电源得以集中对重要电力母线上的装置进行供电。

5 结束语

高速公路隧道供配电系统对高速公路隧道的正常运行和安全保障起着重要作用。在高速公路隧道的建设工程中，需要充分考虑供配电系统的重要作用，针对各种实例进行问题情况的分析总结，并结合实地情况制定适宜的措施方法进行设计工作，保证隧道供配电系统的设计符合规范要求和实地情况，根据施工工程的实际情况进行设备材料的选取，从而保证高速公路隧道供配电系统的设计具有安全、经济、合理的保证，保障施工的正常运作和隧道在安全稳定的状况下使用。

参考文献

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作者单位

新疆交通建设管理局项目执行二处 新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830000