浅谈隧道供配电系统供电方案

摘要：本文主要通过对隧道用电的需求分析，得出隧道的供电方案及隧道的

变压器的设置方案。

关键词：供电方案、变压器设置

中图分类号：U223文献标识码：A

一、隧道用电需求分析

根据《公路隧道交通工程设计规范》（JTG/TD71-2004）中的规定：隧道电力

负荷应根据供电的可靠性和中断供电在社会、经济上所造成的损失的或影响程度

确定负荷分级。负荷分级如下表：

序号电力负荷名称负荷级别

1

应急照明

电光标志

交通监控设施

通风及照明控制设施

紧急呼叫设施

火灾检测、报警、控制设施

中央控制设施

一级①

2

消防水泵

基本照明

排烟设施

一级

3通风机②二级

4其余隧道电力负荷三级

注：①该一级负荷为特别重要负荷。

②此处系指除作为防灾排烟一级负荷以外的其它通风机。

由上表可见公路隧道内有大量的一级负荷及特一级负荷。根据《公路隧道交通

工程设计规范》（JTG/TD71-2004）中对隧道供电的要求：隧道一级负荷应有两

个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受损。一级负荷容

量不大时应优先从邻近的电力系统取的第二路低压电源，亦可采用应急发电机组

作为备用电源。

二、隧道供电方案

隧道的供电方案与隧道功能、长度、外部电源、负荷等因素有关。对于不同长

度的隧道，由于低压供电距离的限制，供电方案也有所不同。长度小于1.3km的

隧道，可由隧道一端供电；长度为1.3～3km的隧道，适合由隧道两端供电，中

间可不增设高压供电点；隧道长度大于3km的隧道，除由隧道两端供电外，中

间需增设变配电所，采用高压电源引入。

由于高速公路隧道大部分处于山区，且山区的电源一般情况不是很丰富，从地

方接引两路电源（两路电源不同时受到损坏）非常困难，或者地方根本不能提供

两路电源，但又要满足一级负荷的用电需求，故一般情况下中、长隧道的供电采

用单市电+柴油发电机组的供电方案。

对于短隧道，根据工程的调研，考虑隧道地处偏远的山区，一般是无人值守，

电气的偷盗较严重，由于隧道较短基本照明灯具的功率较小，且在箱变内均设置

了不间断电源（UPS或EPS）为隧道的应急照明灯具供电，在断电情况下能满足

应急照明的时间不小于60分钟，故一般的设计院是采用箱变单电源供电。根据

负荷等级的分类基本照明属于一级负荷，需要双电源供电，应急照明为特一级负

荷，除需要双电源外还需要不间断电源，短隧道采用箱变单电源供电是不满足规

范要求。本人认为在离隧道较近的收费站或者管理所设置移动式汽油发电机，并

在箱变的低压配电柜预留汽油发电机的接口，当外电停电时（电力监控系统检

测），由收费站或者隧道管理所的值班人员把移动式汽油发电机带到箱变的位置，

通过预留的汽油发电机接口为隧道的基本照明及应急照明灯具供电。

特长隧道除由隧道两端供电外，中间需增设变配电所，采用高压电源引入。但

考虑到在隧道内设置柴油发电机组，无法克服其排烟、柴油发电机噪声的问题，

故不宜采用市电+柴油发电机组的方案。故特长隧道宜从地方接引两路地方电

源。

三、变压器设置方案

根据调研情况，隧道变电所变压器的设置有以下三种方案：

方案一、隧道内设置单台变压器，通风照明共用。

方案二、隧道内设置两台变压器，通风照明变压器分开。

方案三、隧道内设置两台变压器，均为通风照明共用，

方案一的变压器设置方案满足了《10kV及以下变电所设计规范》

（GB50053-1994）中3.3.4条的规定：在一般情况下动力与照明宜共用一台变压

器。这样做或许有人会说根据公路隧道交通工程设计规范》（JTG/TD71-2004）9.3.4

的规定：“隧道的动力和照明共用变压器严重影响照明质量及灯泡寿命时，宜设

照明专用变压器。”读者注意，设置照明专用变压器的前提是：隧道的动力照明

共用变压器严重影响照明质量及灯泡寿命。隧道内的动力设备一般是隧道风机

（轴流风机除外）及消防水泵，射流风机及消防水泵的的功率一般是22至37KW，

风机启动是单台顺序启动，启动的时间间隔一般大于10s。根据《通用用电设备

配电设计规范》（GB50055-2011）2.2.2规定：“交流电动机启动时配电母线上接

有照明或其他对电压波动较敏感的负荷电动机频繁启动时，配电母线的电压不宜

低于额定电压的90%，电动机不频繁启动时，不宜低于额定电压的85%”。经计

算对于隧道风机或消防泵，启动时的母线电压一般不小于95%，这个压降完全不

会对照明的质量及灯具寿命造成影响。该方案前期投资少，操作简单方便，现阶

段较受设计师的喜爱。在建项目的漳州南联络线南靖至龙海高速公路的西岩隧道

就是按照该方案实施。

方案二变压器的设置方案不仅消除了风机启动对照明产生的影响，而且从运营

角度来讲减少了变压器电能损耗。由于平时运营的时候风机是关闭的，如果动力

与照明变压器分开设置，则可以停运动力变压器，只开照明变压器，从而减少了

动力变压器的电能损耗。但是根据《10kV及以下变电所设计规范》

（GB50053-1994）3.3.2条规定：“装有两台及以上变压器的变电所，当其中任一

台变压器断开时，其余变压器的容量应满足一级负荷及二级负荷用电”根据该条

规定如果照明变压器要满足一级负荷及二级负荷用电则变压器的容量比较大，平

时运行时变压器的负载率较低，损耗较大。故总体来说改方案不甚合理。

方案三的变压器的设置方案的前提是引两路外部电源，每台变压器接引一路电

源，两台变压器设置母联开关。正常情况下两台变压器同时工作，当一台变压器

故障或停电时由另一台变压器为一二级负荷供电。该方案接引两路外部电源，实

现低压切换，操作方便，安全可靠，也较受设计师的喜爱。在建项目的泉州环城

高速公路南安至石井段按照该方案实施。

四、结论、

通过上面论述及实际的调研，本人认为对于隧道供电采用如下的供配电方案：

�对于短隧道采用单电源+预留汽油机接口的配电方案，设置单台变压器；

�中、长隧道采用单电源+柴油发电机组的方案，设置单台变压器的方案；

�特长隧道采用双电源的供电方案，设置两台等容量的变压器为隧道的通风

照明供电。

该方案经济、优质、可靠、环保，能很好的满足隧道运营对供电的需要。

参考文献：

[1]《供配电系统设计规范》（GB50052-2009）

[2]《10kV及以下变电所设计规范》（GB50053-1994）

[3]《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）

[4]《电力负荷控制系统通用技术条件》（GB/T15148-94）

[5]《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）

[6]《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ026.1-1999）

[7]《公路隧道设计规范》（JTJ026-90）

[8]《建筑设计防火设计规范》（GBJ50016-2006）