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摘要：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。本文笔者从隧道日常管理与运营维护的实际情况出发，本着“安全、可靠、经济、环保”的原则进行供电方案设计。结合某工程的负荷分布情况等，提出了横洞变式集中供电与地埋变式分散供电两种方案，经分析研究推荐采用横洞变式集中供电方案。
关键词：高速公路；供电方案；集中式供电；分散式供电；地埋变；横洞变
1工程概况
某高速公路隧道右线隧道全长11377m，左线隧道全长11408m，左右线均为超长隧道，间距30～35m。左右洞各设置2座斜井分3段送排式纵向通风，左右洞通风系统各自独立，并设射流风机与斜井送排组合的分段通风方式。射流风机集中分布在左线隧道入口端600m范围内（4组）、离入口端4100m处（3组）及出口端600m范围内（4组）；右线隧道入口端1350m范围内（9组）、离入口端4100m处（5组）及离出口端3800m处（5组），每组风机用电量为2×30kW。
2设计原则
（1）隧道供配电设计应做到安全可靠、技术先进、经济合理、方便安装、便于维护管理、环保节能。
（2）隧道供配电设计采用的设备和器材，应符合现行国家或行业的产品技术标准，并应优先选用技术先进、经济适用及节能的成套设备和定型产品，积极而慎重地采用新技术、新工艺、新材料。
（3）隧道变电站设计应根据工程特点、规模和发展规化正确处理近期建设和远期发展的关系，远近结合，以近期为主，适当考虑发展的可能，按照负荷性质、用电容量、供电条件，合理确定供配电方案。
3隧道用电负荷性质分类
根据对供电可靠性要求和中断供电在社会、经济上所造成的损失或影响程度，本工程隧道电力设备负荷的分级如下：
（1）特别重要负荷：隧道应急照明；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。
（2）一级负荷：隧道消防水泵；基本照明；排烟风机。
（3）二级负荷：加强照明；射流风机；电伴热。
4隧道供配电系统方案设计
4.1洞外超高压供配电
在隧道两端口外分别设一座35kV/10kV中心变电站，口外中心变电站电源引自不同的外电，并应能满足工程全部负荷用电。各工程两端中心变电站从两头对工程内各配电站构成10kV双电源双回路供电系统。
4.2隧道内照明和射流风机供配电
对隧道内照明和射流风机供配电系统设计有两种方案，分别细述如下：
4.2.1方案一：集中式供电根据隧道内负荷分布情况，在隧道负荷集中区（射流风机分布段）分别设四座横洞式变电站，两路10kV电源分别从洞外中心变电站引来，对四座横洞式双电源环式供电，每座变电站设两台500kVA干式电力变压器，各台变压器分别对隧道左右线分段区内射流风机、照明、机电及消防设备供电，变电站设两段高压母线，分段运行，中间设高压母联开关，当一个外电故障断电时，母联开关自动合闸，保证全部负荷用电。射流风机、照明、机电及消防控设备均在横洞式变电站集中安装，集中控制。低压侧对一级负荷双电源双回路供电，并设UPS不间断电源应急供电。为保持室内恒温恒湿环境，在室内设置了小型自动除湿设备。供配电系统如图1、图2。
4.2.2方案二：分散式供电该方案须对隧道内照明和射流风机分别供电。隧道内照明机电供电：根据照明机电负荷和供电半径，隧道分为五区段供电。每区段在相应的车行通道内设T型变电站（10/0．4kV），对所属区段的照明和机电设备供电。两路10kV电源分别从洞外中心变电站引来，对五座T型变电站双电源环式供电，每座T型变电站设两台200kVA干式变压器，设两段高压母线，分段运行。一级负荷低压侧双电源双回路供电，并设UPS不间断电源应急供电，供配电系统如图3。
射流风机供电：每条隧道内相邻两组射流风机（4台30kW）设一处250kVA埋地式变电站，左隧道设5处埋地式变电站，右隧道设8处埋地式变电站，左隧道5处埋地式变电站由洞外中心变电站两路10kV电源链式供电，右隧道8处埋地式变电站也由洞外中心变电站两路10kV电源链式供电。低压配电和机电自控设备均设在埋地式变电站相邻位置，就地对各射流风机起停控制，供配电系统如图4。
4.2.3隧道里集中式供电和分散式供电性能对比
（1）集中式供电变电站离洞口远，室内温差小，结露少，是通透型式，为自然通风，便于设备散热。而分散式供电变电站洞室建筑形式是死胡同，配电设备通风散热不好，在车道边，温差大，容易结露。
（2）集中式供电变电站离车道距离远，环境清洁，温度湿度可控制在合适范围内，设备不易受到污染，大大提高了配电和自控设备的可靠性。而分散式供电变电站离车道距离近，设备污染严重，容易产生故障。
（3）集中式供电变电站场地宽敞明亮，人员维护管理方便安全。而分散式供电变电站离车道距离近，地方窄小，灯光昏暗，人员维护管理危险。
（4）集中式供电变电站自动控制，监控设备位置集中，线路短，环境好，大大提高了自控系统的可靠性。而分散式供电变电站自动控制、监控设备位置多而分散，造成系统不可靠因素增加。
（5）集中式供电变电站数量少，土建施工方便。而分散式供电变电站预留孔室多，土建施工麻烦。
（6）集中式供电变电站内均采用干式电力变压器，防火性能好，符合国家电气设计规范。而分散式供电变压器为油浸式变压器，对防火不利，不符合电气设计规范。
（7）分散式供电每条隧道要多铺设一根10kV高压电力电缆（该隧道左右线约23km），多设十三台埋地式变压器；造成10kV高压电力电缆很多处接头，增加了10kV供电系统故障隐患，维护难度大。当其中一台埋地式变压器故障，影响供电范围较大。
（8）从土建面积上讲，根据初步计算：集中式供电变电站土建总面积S=4×（35×6）=840m2分散式供电变电站土建总面积S=埋地式变电站总面积13×（1．6×7）+T型照明变电站总面积5×（16×7）=706m2
根据以上计算，集中式供电变电站土建总面积稍大于分散式供电变电站总面积。我们组织考察秦岭1、2、3号隧道和终南山隧道，这四条特长隧道均采用“集中式供电变电站”型式，实际使用情况良好。综上所述，方案一“横洞变式集中供电”方案是本隧道最佳设计方案。
4.3大型轴流风机供配电
每座斜井设10kV/6kV地下变电站，两路10kV电源分别由隧道两端口外中心变电站引来，两段10kV母线分段运行，中间设母联开关，保证两路10kV电源互为备用，设两台干式电力变压器分别运行。两段6kV母线分段运行，每段6kV母线保证两台轴流风机运行，正常情况下，按照隧道风量来决定开启一组或几组送排风机，当一回路电源故障断电时，该系统均能保证一送一排轴流风机正常运行。
5结论
综上所述，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。安全、可靠的供电方案是隧道能否顺利设计、成功修建、良好运营的关键因素之一。每一个隧道都有各自不同的特点，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，并结合实际工程情况，在做充分调研后，提出与论证不同供电方案的可行性、可靠性、经济性以及节能环保性，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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[2]任建卫，屈志豪，赵清壁，等.高速公路隧道照明及供配电节能的实践与思考[J].施工技术分析，2013，7（12）：100-103.
论文作者:蔡云龙
论文发表刊物:《基层建设》2018年第4期
论文发表时间:2018/5/22
标签：变电站论文; 隧道论文; 风机论文; 射流论文; 供配电论文; 分散论文; 负荷论文; 《基层建设》2018年第4期论文;