對長距離高壓電纜隧道中供配電方案的研究

張興永，張衛(wèi)東，高 盛，高 原，劉 冰（國網(wǎng)山東省電力公司淄博供電公司，255300）

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對長距離高壓電纜隧道中供配電方案的研究

張興永，張衛(wèi)東，高 盛，高 原，劉 冰
（國網(wǎng)山東省電力公司淄博供電公司，255300）

摘要：電纜隧道是長距離電力輸送的主要設(shè)施，其安全性和穩(wěn)定性直接影響著城市供電的質(zhì)量。因此，電纜隧道供配電問題就成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，本文對長距離高壓電纜隧道中供配電方案進(jìn)行深入研究，試圖為之提供行之有效的可行性建議。

關(guān)鍵詞：長距離；高壓電纜；供配電；方案

0 引言

我國城市建設(shè)的高速發(fā)展的今天，地面空間設(shè)計(jì)趨于完善，這樣一來，傳統(tǒng)的高架電纜線逐漸被電纜隧道所取代，而且電纜隧道在電力建設(shè)中的作用越來越突出。但是根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)和民用負(fù)荷的特點(diǎn)，長距離高壓電纜隧道僅在工作井內(nèi)相對集中，在隧道沿線則較為分散，因此，需要科學(xué)、合理的對長距離高壓電纜隧道供配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究。

1 長距離高壓電纜隧道的技術(shù)評價

電力電纜主要是進(jìn)行電力傳輸，常用于地下電網(wǎng)、發(fā)電站以及水下輸電線。隨著我國城市發(fā)展的快速發(fā)展，人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ鲗﹄娔艿男枨罅恳苍絹碓礁撸译娎|的比重也逐漸增加，這就使得電力電纜在供配電系統(tǒng)的主干線中用來傳輸和分配大功率電能的設(shè)備。在進(jìn)行長距離高壓電纜隧道供配電設(shè)計(jì)之前，首先按需要對隧道負(fù)荷的分布以及類型進(jìn)行詳細(xì)分析，以便更好地制定出供配電設(shè)計(jì)方案。

長距離高壓電纜隧道中的主要電力負(fù)荷包括導(dǎo)線、電纜、排水泵、送風(fēng)機(jī)、火災(zāi)報警裝置、監(jiān)控設(shè)備以及通信設(shè)備等其他電氣設(shè)備中通過的功率和電流，電力負(fù)荷并不是恒定不變的，而是根據(jù)時間的長短發(fā)生變化的。因此在進(jìn)行長距離高壓電纜隧道供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，不能簡單地把各用電設(shè)備的容量加起來作為選擇導(dǎo)線、電纜截面和電氣設(shè)備容量的依據(jù)，這種設(shè)計(jì)思路并不科學(xué)，如果設(shè)計(jì)的負(fù)荷量過大，使設(shè)備欠載，經(jīng)濟(jì)效益不理想；如果負(fù)荷較小，則會出現(xiàn)過載運(yùn)行，導(dǎo)致過熱絕緣損壞、線損增加，影響導(dǎo)線、電纜或者電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，嚴(yán)重時，會造成火災(zāi)事故。為避免這種情況的發(fā)生，在長距離高壓電纜隧道供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時采用一個假定負(fù)荷即計(jì)算負(fù)荷來表征系統(tǒng)的總負(fù)荷應(yīng)。用計(jì)算負(fù)荷來選擇導(dǎo)線、電纜截面和電氣設(shè)備比較接近實(shí)際，因?yàn)橛?jì)算負(fù)荷的熱效應(yīng)與變動負(fù)荷的熱效應(yīng)是相等的。

計(jì)算出具體的負(fù)荷值后，就需要對不同的負(fù)荷值進(jìn)行分類，從而確定供配電系統(tǒng)的線路數(shù)量。根據(jù)長距離高壓電纜隧道的使用性能及其重要性的不同，對負(fù)荷類型進(jìn)行三級劃分，其中消防報警、隧道監(jiān)控、安防通信等負(fù)荷劃分為一級；通風(fēng)系統(tǒng)、隧道區(qū)域和工作井照明系統(tǒng)以及排水泵為二級負(fù)荷；檢修電源和其他非主要負(fù)荷一并劃分為三級。明確長距離高壓電纜隧道的負(fù)荷等級后便于供配電方案的設(shè)計(jì)。長距離高壓電纜隧道如下圖1所示：

圖1 長距離高壓電纜隧道

2 長距離高壓電纜隧道供配電的設(shè)計(jì)方案

長距離高壓電纜隧道供配電的設(shè)計(jì)需要結(jié)合實(shí)際情況，從整體出發(fā)因地制宜，綜合考慮電容量、供電環(huán)境因素以及負(fù)荷性質(zhì)制定出科學(xué)、合理的供配電設(shè)計(jì)方案。下面就對長距離高壓電纜隧道供配電的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行詳細(xì)分析：

2.1 設(shè)計(jì)原則

長距離高壓電纜隧道在設(shè)計(jì)過程中必須要滿足施工的安全性、技術(shù)的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)的合理性以及能耗的節(jié)約性。施工材料和設(shè)備需要選擇符合國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的材料，選擇先進(jìn)的低能耗供配電設(shè)備，對于一些創(chuàng)新型技術(shù)需要經(jīng)過詳細(xì)的論證和評估后才可以使用。長距離高壓電纜隧道供配電系統(tǒng)在后期維護(hù)階段需要與時代的發(fā)展結(jié)合起來，形成可持續(xù)發(fā)展的設(shè)計(jì)需求，要求設(shè)備具備擴(kuò)展性和兼容性原則，方便設(shè)備在后期的升級和性能的提升。

2.2 供配電的設(shè)計(jì)

長距離高壓電纜隧道的設(shè)計(jì)采用復(fù)合開關(guān)環(huán)網(wǎng)式配電，能夠在正常情況下承載和開關(guān)電流的設(shè)備，采用干式變壓器、SF6負(fù)荷開關(guān)柜以及低壓柜組成分散式配電裝置。根據(jù)負(fù)荷類型對電纜隧道進(jìn)行負(fù)荷分區(qū)，每一個區(qū)域內(nèi)設(shè)置一個工作井，并且在環(huán)網(wǎng)電纜線路的連接點(diǎn)處設(shè)置聯(lián)絡(luò)開關(guān)，充分利用供配電設(shè)備的延遲性對停電區(qū)域的負(fù)荷進(jìn)行有效轉(zhuǎn)換。如果電纜隧道在某個區(qū)域內(nèi)發(fā)生故障，環(huán)網(wǎng)式配電系統(tǒng)就會立即啟動，將該區(qū)域內(nèi)的故障進(jìn)行有效隔離，然后確保線路正常的區(qū)域正常供電。復(fù)合開關(guān)環(huán)網(wǎng)式配電系統(tǒng)可以對長距離高壓電纜隧道進(jìn)行實(shí)時保護(hù)，有效的解決了傳統(tǒng)集中保護(hù)設(shè)備不穩(wěn)定、保護(hù)不及時的缺點(diǎn)。此外，在長距離高壓電纜隧道中還配備有調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)，可以對隧道中故障的區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確定位，并與及時有效的采取應(yīng)對措施。

2.3 隧道通風(fēng)的設(shè)計(jì)

長距離高壓電纜隧道是一個封閉式環(huán)境，因此需要有合理的通風(fēng)系統(tǒng)以及消防排煙系統(tǒng)確保隧道內(nèi)部有一個良好的空氣環(huán)境。隧道的通風(fēng)設(shè)計(jì)過程中，其排風(fēng)量需要滿足供配電設(shè)備的正常運(yùn)行，而且要盡可能的降低對環(huán)境造成的不良影響。通常情況下隧道通風(fēng)口之間的間距要保持在500m以內(nèi)，并且在市政規(guī)劃的基礎(chǔ)上盡可能地將隧道通風(fēng)口與工作井相結(jié)合，設(shè)置在綠化帶中，通風(fēng)口突出綠化帶表面約1m的位置，每一個通風(fēng)口控制300~500m的范圍，其正常溫度區(qū)間應(yīng)該保持在30℃~35℃之間。當(dāng)隧道內(nèi)的溫度高于33℃時，啟動通風(fēng)設(shè)備，當(dāng)溫度低于33℃，并且恒溫保持20min后可以關(guān)閉通風(fēng)設(shè)備。

2.4 照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

長距離高壓電纜隧道的照明系統(tǒng)主要分為隧道區(qū)域和工作井照明兩大部分。隧道區(qū)域內(nèi)的照明系統(tǒng)較為復(fù)雜，在設(shè)計(jì)方面除了需要考慮后期維護(hù)以外，還要綜合考慮節(jié)約能耗和成本控制等因素。因此，在設(shè)計(jì)過程中可以采用分布式或者分層式結(jié)構(gòu)，在照明設(shè)備的控制箱內(nèi)預(yù)留有I/O接口，可以與監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)，通過現(xiàn)代通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對隧道照明設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。

3 總結(jié)

綜上所述，隨著我國電網(wǎng)建設(shè)的不斷發(fā)展，長距離高壓隧道電網(wǎng)的分布越來越廣，對其設(shè)計(jì)方案的研究也更加深入。本文就在此基礎(chǔ)上，對長距離高壓電纜隧道中供配電方案進(jìn)行了詳細(xì)研究，首先介紹了長距離高壓電纜隧道的技術(shù)特點(diǎn)，然后從設(shè)計(jì)原則、供配電方案、通風(fēng)系統(tǒng)以及照明系統(tǒng)四個方面對其進(jìn)行了重點(diǎn)研究，為日后電纜隧道的發(fā)展提供有力依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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Long distance high voltage cable tunnel supply and distribution research program

Zhang Xingyong，Zhang Weidong，Gao Sheng，Gao Yuan，Liu Bing
（State Grid Power Company in Zibo， Shandong Province power company，255300）

Abstract：Cable tunnel is the main long-distance power transmission facilities， which directly affects the security and stability of the quality of the urban supply.Therefore，the cable tunnel supply and distribution issues become the focus of attention，the paper long-distance high-voltage cable tunnels in supply and distribution scheme in-depth research，trying to provide them with effective feasible suggestions.

Keywords：Long distance； high-voltage cable；supply and distribution；program

作者簡介

張興永，男，1985- ，本科，國網(wǎng)山東省電力公司淄博供電公司，工程師，從事電纜運(yùn)維管理方向的研究。