杭州慶春路越江隧道供電系統設計

中鐵第四勘察設計院集團有限公司 李 青

1 概述

杭州慶春路隧道深入江底約37m，全長5352m，其中隧道主線全長3024m。整條通道穿越錢江新城與錢江世紀城的中心地帶。分東西兩孔，南來車從東孔走，西孔供北往車輛通行，每孔兩車道，整條隧道雙向四車道，設計車速60公里/小時，3分鐘即可從地下穿越寬闊的錢塘江。本工程電氣設計包括供電與照明、BAS、FAS等系統設計，本文將主要介紹該隧道高壓供電系統構成、10kV配電所規模、平面、電氣主接線形式、保護及控制、10/0.4kV變電所、應急電源系統、動力設備供電、防雷接地等主要設計內容。

2 高壓供配電系統構成

根據主體工程及電源情況，在江北、江南側各設一座10kV配電所，各所由當地電力系統接引兩路相互獨立的10kV電源供電。為與當地供電部門管轄范圍保持一致，江北、江南10kV配電所供電范圍以隧道中心里程為界，分南北兩段分別供電。

江北10kV配電所設于江北工作井內，與工作井內雙臺變壓器10/0.4kV變電所合建，稱江北10kV變、配電所。另在江北主線入口雨水泵房處設一座雙臺變壓器10/0.4kV變電所，各所分別由江北10kV變、配電所不同10kV母線各接引一路電源。

江南10kV配電所設于江南工作井內，與工作井內兩座10/0.4kV變電所合建，另在江南主線明挖暗埋段設一座雙臺變壓器10/0.4kV變電所，各所分別由江南10kV變、配電所不同10kV母線各接引一路10kV電源。

在東線、西線隧道江心廢水泵房處，各設一座兩臺地埋式變壓器的10/0.4kV變電所。每座變電所兩條10kV電源線均由江北工作井內10kV配電所兩段母線分別提供。

3 10kV配電所

3.1 10kV變、配電所規模、平面及電氣主接線形式

江北10kV變、配電所設于隧道江北工作井地下二層，設高壓配電室、控制室及10/0.4kV變電所。規模為10kV雙電源，二進八出。10kV側主接線采用單母線斷路器分段接線，正常時兩路獨立的10kV電源同時運行，母聯開關斷開，當一路電源失電，母聯開關自動投入，由另一路電源對全所重要負荷供電。配電所八路饋出回路分別為：本所10/0.4kV變電所兩路，江北主線洞口雨水泵站10/0.4kV變電所兩路，東線、西線隧道江心廢水泵房變電所共用四路。江南10kV變、配電所設于江南工作井地下一層，配電所規模、平面及電氣主接線形式基本同江北。

3.2 10kV配電所保護及控制

（1）保護配置

10KV配電所保護采用微機綜合自動化保護裝置，各保護模塊分散設于10kV開關柜內，該裝置具有10kV電網運行必需的保護、測量、控制、監控和指示功能，具有與遠方通信的條件。各回路保護設置情況如下：

10kV進線斷路器采用帶時限電流速斷、過電流、低電壓保護；10kV饋線斷路器采用電流速斷、過電流、單相接地信號；10kV變壓器饋線斷路器采用電流速斷、過電流、過負荷、溫度、單相接地信號；互設母線絕緣監察。

（2）監控系統

江北、江南10kV變配電所設置獨立電力主控單元，作為隧道設備監控系統的兩個現場站。由設于高壓開關柜上的微機綜合自動化保護裝置完成對每回路的繼電保護、開關量、模擬量實時數據采集、斷路器控制和事故記錄等，同時同步整理相關數據以備設于隧道管理控制中心的上位機收集，并時刻待命接受上位機指令。由隧道管理控制中心設備監控主機完成對配電所遙控、遙信、遙測、遙調等功能，實現配電所遠方監控、無人值守。

3.3 交、直流電源

兩座10kV變配電所各設一臺交流電源柜，電壓為~380/220V。兩路交流電源分別由設于兩段10kV電源母線的所用變壓器各接引一路，至交流電源柜自動切換后供電。主要作為配電所內照明、動力負荷和直流電源柜電源。

在兩座10kV配電所各設一套直流電源柜，電壓為DC220V，主要作為配電所高壓開關柜的操作電源和控制保護電源。直流電源柜采用高頻整流鉛酸免維護蓄電池直流裝置，該裝置由蓄電池屏和直流配電屏組成。由交流電源柜輸入兩路～380V電源一主一備供電，輸出 DC220V回路，蓄電池容量為65AH 。

4 10/0.4kV變電所

4.1 江北10/0.4kV變電所

江北工作井內設一座10/0.4kV變電所，與配電所合建。設兩臺10/0.4kV變壓器，容量為2×1600 kVA 。正常工作時，兩臺變壓器同時運行，低壓主接線采用單母線斷路器分段接線，在低壓母線各設一組電容器，進行無功集中補償，滿足功率因數不低于0.9。當一臺變壓器停運時，另一臺變壓器能對全所一、二級負荷供電。負荷主要包括：江北工作井內全部動力照明負荷、江北明挖暗埋段部分射流風機、江北匝道出入口雨水泵房、江北匝道隧道出入口加強照明及北段隧道的基本照明、隧道檢修、逃生滑道、監控、通信設備等正常和消防負荷。

江北主線洞口雨水泵站處設一座10/0.4kV變電所，兩臺變壓器容量為2×400 kVA。正常工作時，兩臺變壓器同時運行，低壓主接線采用單母線斷路器分段接線。變電所供電負荷主要包括：雨水泵、北端明挖暗埋段部分射流風機、通信設備、監控設備、主通道洞口加強照明、光過渡段、敞開段及道路照明等。

4.2 江南10/0.4kV變電所

江南工作井內設兩座10/0.4kV變電所，與配電所合建。每座變電所設兩臺10/0.4kV變壓器，容量為2×1600kVA 。運行方式和低壓主接線同江北工作井10/0.4kV變電所。負荷主要包括：江南工作井內（含隧道管理中心）全部動力照明負荷、防淹門、江南明挖暗埋段部分射流風機、及南段隧道的基本照明、隧道檢修、逃生滑道、監控、通信設備等正常和消防負荷。

江南明挖暗埋段雨水泵站處設一座10/0.4kV變電所，變電所設兩臺10/0.4kV變壓器，容量為2×630kVA 。正常工作時，兩臺變壓器同時運行，低壓主接線采用單母線斷路器分段接線。變電所供電負荷主要包括：雨水泵、明挖暗埋段射流風機、通信設備、監控設備、隧道出入口段加強照明、光過渡段、敞開段及道路照明等。

4.3 江心10/0.4kV變電所

東線、西線隧道江心廢水泵房處各設一座10/0.4kV變電所，每座變電所設兩臺地埋式10/0.4kV變壓器，容量為2×125 kVA。變電所供電負荷為江心廢水泵房內動力照明負荷。

5 應急電源系統

根據相關規范要求，本工程隧道內應設置應急電源供電系統，以確保隧道事故情況下，疏散及救援工作的安全進行。應急電源供電系統供電范圍包括：隧道內應急照明、誘導指示、安全門標志、通信、監控設備等。監控、通信等電子設備采用集中式UPS應急電源裝置供電。隧道內應急照明電源采用集中式EPS電源裝置供電，應急備用時間均為2h。

6 動力設備供電

本工程動力設備較多，主要包括風機、水泵等大容量設備，分散設于隧道內的通信、監控、檢修等小容量設備及設于管理控制中心的空調、電開水器、監控設備等負荷。針對該工程特點，動力設備供電采用放射式和樹干式結合的混合式供電網絡。隧道內的射流風機、混流風機及江北匝道洞口雨水泵等采用分組供電，即每組用電設備均由變電所低壓母線接引兩路獨立回路至用電設備旁，進行雙電源切換后，再給該組內每個用電設備供電。其他軸流風機、水泵等大容量用電設備，由變電所低壓母線接引獨立回路采用放射式供電，在大容量設備處設降壓軟啟動裝置或變頻裝置；對于隧道內用電容量較小，比較分散的用電設備，由變電所引出動力干線，采用樹干式供電方式對各用電設備供電。

一級負荷設備由接于不同低壓母線的兩路動力回路各引一回電源至用電點附近的電源切換箱切換后供電。

7 防雷接地

江北、江南通風井、隧道管理控制中心按二類防雷建筑物標準進行防雷設計。采用在通風豎井、屋頂設避雷帶作為接閃器，并利用建筑內主鋼筋作引下線，工作井下部基礎內主鋼筋作接地裝置。

本工程隧道及主要建筑采用聯合接地體設計，防雷接地、強電和弱電系統接地裝置共用，并與建筑物鋼筋網相連。在兩工作井設綜合接地網，接地網由水平接地體和垂直接地體組成，并經銅絞線或銅電纜引至強電系統和弱電系統接地母排，強弱電系統引線之間的間距大于20米，接地電阻不大于1Ω。在左、右兩條隧道內各敷設兩條貫通的專用接地銅電纜，與隧道綜合接地網絡可靠連通，隧道內強電、弱電設備的金屬外殼、金屬構架、電纜金屬護套等分別與接地干線可靠連通，形成良好的電氣通路。

隧道洞口外沒有接入綜合接地系統的設備設置獨立接地體，防雷接地電阻不大于10Ω，保護接地不大于4Ω，低壓配電系統采用TN-S接地系統，設專用PE線。

8 結束語

該工程于2010年12月28日建成通車運行至今，電氣系統運行良好，為隧道正常運營提供了供電保障。