特长隧道机电工程供配电系统方案的设计方式分析

特长隧道机电工程供配电系统方案的设计方式分析

徐超

(山西省交通规划勘察设计院，山西太原030012)

摘要:针对特长隧道机电工程供配电系统方案的设计现状,进行科学合理的分析，并结合工程实例，详细介绍特长隧道机电工程 供配电系统方案的设计原则、设计方式，如集中式与分散式等，希望能给相关工作人员提供一定的借鉴与参考。

关键词:特长隧道;供配电系统方案;设计方式

0引言

近些年来，伴随着我国高速公路里程的不断増加，特长隧

道供配电问题已经引起人们的重视，为保证特长隧道机电工 程供配电系统能够更加可靠地运行，设计人员需要结合该地 区的地形、地貌特点,运用先进的设计理念，不断改进并优化 原有的隧道供配电系统设计方案，不断提高特长隧道供配电 系统方案的实施率。鉴于此，本文主要分析特长隧道机电工程 供配电系统方案的设计方式与设计要点，以期推动我国髙速 公路工程能够更加稳定快速地发展。

1工程概况

黎城至霍州高速公路是国家高速公路网G2211长治至延

安联络线的重要组成部分，同时也是山西省“三纵、十二横、十 二环”规划中第九横的重要组成部分。它东接左权一黎城高速 公路，西接霍州一永和髙速公路.项目起点位于长治市黎城县 幸福庄村(设黎城枢纽接长邯高速)，终点设于霍州市观堆村, 与霍永线辛庄枢纽连接，路线全长约151.8 km。

2特长隧道供配电系统方案设计原则

2.1安全可靠原则

对于特长隧道供配电设计人员来讲，要结合隧道结构特 点，明确隧道机电工程设计要点，制定更加合理的特长隧道供 配电系统方案。在该隧道机电工程中，设计人员要合理设计隧 道通风、照明、供配电设施等[1]。隧道供配电设计人员要遵守安 全可靠原则，运用先进的设计理念，不断提升自身的隧道供配 电设计水平。在该特长隧道工程中，供配电设计人员可以采用 先进的供配电设备，真正达到节能环保的目的=2.2远近结合原则

特长隧道供配电设计要遵守远近结合原则，结合工程施 工特点与规模,妥善处理近期工程与远期工程之间的关系，以 近期工程为主，结合隧道供配电的负荷、用电容量与供电条 件，制定科学、妥善的供配电方案。由于该隧道工程的施工规 模较大，在一定程度上增加了隧道供配电系统方案的设计难 度，设计人员可根据隧道内部变电站的运行情况，对原有的供 配电系统方案进行合理的优化,不断减小外界环境因素对隧 道供配电系统的影响,有效提升隧道供配电系统的安全性Q]。

3特长隧道供配电系统方案的设计方式

3.1负荷性质及分类

想要保证特长隧道供配电系统能够更加安全可靠地运 行，设计人员要将供配电负荷进行合理分类。根据供电可靠性 要求，本工程隧道各项电力设备负荷主要分为三类，分别是特

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别重要负荷、一级负荷与二级负荷，其中特别重要负荷设施主 要包括隧道应急照明设备、交通监控设施、通风与照明控制设 施、紧急呼救设施等，一级负荷设施主要包括隧道消防水泵、 基本照明设备与排烟风设备等,二级负荷设备主要为加强照 明设备、射流风机设备与电伴热设施等[3]。

该隧道工程大体可分为丁家湾1#、2#和田家岭隧道群，侯 神岭1#和2#隧道群，西务、杏树坪和问腰隧道群，每个隧道群 均配置完善的监控设施。由于内部的横通道与应急停车带均 采用隧道专用荧光灯，为满足设备的负荷要求,设计人员要严 格控制隧道灯具的防护等级，一般情况下，特长隧道灯具防护 等级不能低于IP65。由于该特长隧道长度超过10 km,设计人员 需在左右洞的中间位置设置特殊的灯光带，利用特殊灯光带 的灯管效果，模仿蓝天白天，以有效缓解司乘人员长时间在隧 道内行车的疲劳感。3.2分散式供电方案

所谓分散式供电方案，主要指的是隧道内部的照明设备 与射流风机分别供电，由于隧道内部照明机电负荷较大，在一 定程度上增加了供电难度，通过运用分散式供电方案,能有效 提升特长隧道内部的照明效果，减少电力能源的损耗。与集中 式供电方案相比，分散式供电方案需要埋设地式变压器，会在 一定程度上影响隧道工程的经济效益[4]。

在该隧道工程中，供配电设计人员通过长治、临汾供电公 司进行综合调差，并实地踏勘部分重要变电站，对隧道工程周 围的电网情况有了初步了解，制定了外部供电方案，具体内容 如下:第一,丁家湾隧道群、田家岭隧道、侯神岭隧道群位于长 治市沁源县境内，沿线较近的有太岳110 kV站(沁源县城北)、 李元35 kV站(李元镇东南，两回35 kV进线均由太岳110 kV 站引来），因此应从李元35 kV站馈出两回10 kV电源至侯神 岭2号隧道入口建10 kV开闭所，再从开闭所馈出10 kV至其他 隧道供电;第二，西务、杏树坪、问腰和太岳山隧道位于临汾市 古县境内，项目沿线有宝丰35 kV站、金堆110 kV站，由于太岳 山隧道长11 km，供电方案以太岳山隧道为基点。3.3集中式供电方案

由于该隧道工程内部负荷分布比较集中，在设计隧道供 配电系统方案的过程中，设计人员可以采用集中式供电方式， 在隧道负荷比较集中的地区设置变电站，各项设备的电源分 别来自该变电站。变电站两端分布高压母线，并采取分段运行 方式，变电站内部设置高压母线开关，如外部设备出现断电故 障，母线开关能够自动闭合，为各项设备提供良好的供电负 荷，真正实现集中控制[5]。

在该隧道工程中，通过供电与配电造价对比，结合《公路

Sheji yu Fenxi♦设计与分析

隧道交通工程设计规范》相关规定,采用集中式供电方案，能 够有效提升供配电效果，减少电力资源的浪费。该特长隧道工程沿线供电点设置如表1所示。

表1特长隧道沿线供电点设置位置

编号1

隧道名称丁家湾1号險道

10 kV变电所为前后隧道供电

2

丁家湾2号隧道

10 kV变电所为前后隧道供电

3

田家岭隧道

供电点位置

一处隧道救援站，作为第三梯队救援力量。

采用集中式供电方式，由于变电站与隧道洞口之间的距 离较小，洞内外的温度差异较小，具有良好的通透性,能保证 各设备更加稳定地运行。另外，集中式供电变电站与隧道内部 车道之间的距离较大，温度、湿度更加容易控制，电力设备受 外界环境影响较小，进一步提升了各项配电设备的稳定性。

4

结语

综上，通过详细分析集中式与分散式供电方案，能够保证 特长隧道机电工程供配电系统方案得到更好的实施。对于特 长隧道供电设计人员来讲,在实际工作中，要根据隧道工程的 实际施工情况,选择合理的设计方案，不断提升隧道供配电系

10 kV洞外变电所

统的可靠性。

[参考文献]

4侯神岭1号隧道

10 kV变电所为前后隧道供电

5侯神岭2号隧道

10kV洞内箱变2处 远期地下风机房变电所1座

[1] 刘斌德.特长隧道供配电系统方案的设计方式[J].电子技术

与软件工程,2014(8): 159-160.

[2] 周汉林.交通工程供配电系统设计与新技术的应用[J].中国

战略新兴产业,2018 (16): 140.

6

西务隧道

10 kV变电所为前后隧道供电

7

杏树坪隧道

[3] 丛桂俊.市政隧道工程中供配电系统特点以及电气设计[J].

建设科技，2018(1): 129.

[4] 高原.市政隧道工程中供配电系统特点以及电气设计[J].四

川水泥,2017(12):76.

[5] 冯霞，孙晓科.长大地铁过海区间供配电及疏散方案探讨

通过计算可知，在侯神岭隧道中采用集中式供电,能够保 证全射流风机更加可靠地运行，提升全射流风机的通风性能。 为保证特长隧道供配电系统方案得到更好的实施，设计人员 要结合JTG D70—2004《公路隧道设计规范》中的相关规定，明 确隧道供电接线方式，并结合该隧道工程地形地貌特点，采用 高压供电主接线方式进行供电，有效减少电力资源的损耗[6]。 另外，由于太岳山隧道为特长隧道，属于事故易发地区，为保 证隧道运营正常和人员安全，拟在隧道出口与入口端各设置(上接第121页）

在通以同样电流的情况下Q不变），假设0。保持不变,稳定温 升变为原来的0.4倍，因此在参照汇流排比热常数设 置保护定值后，比原定值的计算温升要低，稳定温升约为原 来的0.4倍。在早晚高峰期对上网隔离开关及附近的接触线、汇 流排表面进行现场温度测量,其表面温度比环境温度略高，但 未达63 I的报警值。此外，由于环境温度往往未达到设定的 4(TC ,甚至有接触网温度低于4(TC的情况，保护装置上的计 算温度与实际不符，为定值校验带来了一定的不便。

4

结语

[J].工程技术研宄,2017 (8): 10-11,42.

[6] 王任杰.隧道供配电方案比较研宄[J].市政技术,2016,34

(6) = 41-42,125.

收稿日期:2018-05-28

作者简介:徐超（1986—），男，山西太原人，工程师，从事道路与隧道设计工作。

供电系统的潜力。

[参考文献]

[1] 刘兴学.浅谈馈线热过负荷保护在电气化铁道中的应用[J].

电气化铁道,2003 (2): 6-7.

[2] 李继胜.接触网导线热过负荷保护的探讨[J].电气化铁道，

2005(2)：24-26.

[3] 方刚，王开康.地铁直流开关柜热过负荷保护温升校验法

[J].城市轨道交通研宄，2014,17 (12): 112-114.

[4] 张宏武,张烈忠，王展翔.城市轨道交通架空刚性接触网汇流

排载流能力[J] •电气化铁道,2012 (6): 38-41.

[5] 方刚,黄德晖.广州地铁直流牵引供电中馈线热力过负荷保

护[J].科技风,2013 (10): 19-20.

根据前文的分析，接触网热过负荷的整定值设定上，使用 的阻抗值为汇流排阻抗，而比热常数使用的为接触线比热常 数，两者存在一定的不一致性，导致实测温度与计算温度之间 存在差异。由于接触网为接触线和汇流排共同构成，受电弓又 只与接触线直接接触，故接触线和汇流排间的热传导及电流 分布有待进一步分析，以便更好地确定合适的比热常数；同 时,考虑现隧道通风及隧道温度，也宜对时间常数T及环境温 度进行调整，确保在日渐密集的行车组织上，更大限度地发挥

收稿日期:2018-05-09

作者简介:邓育健(1982—)，男，广东惠州人，工程师,主要从 事轨道交通供电系统与技术的研宄工作。

机电信息2018年第21期总第555期123