公路隧道供配電設計中對于消防類負荷的做法

摘要：公路隧道是有較大車流量的地方，其消防安全不容忽視。在公路隧道供配電設計過程中，要根據施工規范標準，并結合消防類負荷的供配電的實際情況，選用合理的設計方案，保障公路隧道中消防類設備的用電安全可靠，避免在意外情況下，消防系統斷電或者用電故障等問題，從而為公路隧道的安全使用提供安全的消防防護。

關鍵詞：公路隧道；消防負荷；供配電；方案設計；配電線路；二級負荷 文獻標識碼：A

中圖分類號：U453 文章編號：1009-2374（2017）11-0190-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.11.096

公路隧道是在山體下面或者地表下層的重要交通道路，由于其位置的特殊性，因此在施工建設過程中，對供配電的要求標準也越來越高。隨著公路隧道內各種功能的不斷完善，其涉及到的電氣部分內容也變得復雜多樣。考慮到公路隧道的消防安全問題，一般公路隧道內部都使用消防設備。消防設備的正常使用，需要一套設計合理運行平穩的供配電系統。基于此，在本文的研究過程中，對公路隧道供配電設計中的消防類負荷的設計方案進行深入研究，提出了一些合理的解決方案和措施，希望可以對提升公路隧道消防類負荷的安全用電，起到一定的參考借鑒作用。

1 公路隧道中的消防類負荷

公路隧道中的消防類負荷較多，如應急照明、排煙風機、消防管道電伴熱帶、消防補水水泵、車型橫洞防火卷簾、火災自動報警系統、緊急電話與廣播、交通監控系統等。其中除了消防管道電伴熱帶屬于一級負荷，消防補水泵屬于二級負荷，其他都屬于一級負荷中的特別重要負荷。

2 各級負荷的供電要求

根據用電設計施工規范，對消防類電源的要求標準，不同級別的負荷供電如下面幾種：具體負荷分級需要根據《供配電系統設計規范》《火災自動報警系統設計規范》《公路隧道設計規范第二冊交通工程及附屬設施》等確定。

2.1 一級負荷設備的供配電做法

隧道一級負荷應采用雙電源供電模式，當一個電源發生故障時，另一個電源應不至于同時受到損壞。一級負荷容量不大時應優先采用從鄰近的電力系統取得第二低壓電源，亦可采用應急發電機組作為備用電源。對于隧道一級負荷中特別重要負荷，除上述兩個電源外，還必須設置不間斷電源裝置，作為應急電源，并嚴禁將其他負荷接入應急供電系統。

2.2 二級負荷的供電系統

二級負荷類消防設備，宜由兩回線路供電。在負荷較小或地區供電條件困難時，二級負荷可由一回6kV及以上專用的架空線路或電纜供電。當采用架空線時，可為一回架空線供電；當采用電纜線路時，應采用兩根電纜組成的線路供電，其每根電纜應能承受100%的二級負荷。

3 備用電源和應急電源的設計

第一，有一級負荷的變電站，在供配電方案設計時，必須要使用雙電源，使用的雙電源最好是直接從電網獲取，如果在電網中只可以獲得一路市電，則另一路可以使用柴油發電機滿足。

第二，針對一級負荷中的重要負荷，在供配電設計方案時，要在負荷前短設置UPS或者EPS。

第三，在實際公路隧道中，對于消防類負荷的供配電設計，要遵從如下三個方面的設計細則：（1）對于500m以下的隧道，可以不用設置應急照明，如果沒有隧道監控、電光標志等負荷，就說明沒有一級負荷的供電需求，在這種情況下，無需配備柴油發電機；（2）如果是公路隧道內部有排煙風機、消防加壓水泵、應急照明、火災報警、隧道監控等任意一項設備，則說明隧道內的變電站需要兩路電源。對于消防補水泵，在實際隧道中，要靈活掌握其用電情況，設置柴油發電機；（3）公路隧道內的應急照明、電光標志、火災報警、隧道監控等一級負荷中的特別重要負荷，在設計供配電方案時一定要設置應急電源。應急電源的方式主要是EPS和UPS兩種。

其中，應急電源在設置時，要遵循如下設置原則：公路隧道內的應急照明應該優先采用EPS作為其應急電源，在出現意外情況時，進行電源切換，時間不能超過3ms操作的電源，只可使用UPS作為電源，另外，還可以從電壓互感器進行引電。對于那些要求不能中斷的供電要求，例如監控、通信的負荷用電，需要使用UPS作為其應急電源。

4 EPS與UPS設置的區別

公路隧道中的電源設置，需要根據其不同的特點，進行合理分析，并做好其各自供電負荷的設置。UPS是一種不間斷供電，而EPS是一種非在線式電源，不過這種電源允許有一定的切換時間。這兩種電源方式都能作為應急電源使用，不過在具體使用方面還是存在一定區別的。

對于隧道的應急照明來說，更加適合的就是EPS，根據相關規定，對于隧道中的應急照明中斷時間，不可以超過3s。在這種情況下，為了使得隧道內的各種燈光不熄滅，對于電源切換時間的要求控制在3～5ms。

如果公路隧道中的用電負荷不允許中斷供電或者對中斷供電時間的要求控制在毫秒級別時，就需要使用在線式的UPS供電。如果是需要保護電壓的，根據有關供電要求，就需要使用互感器作為操作電源，并且要使用UPS作為分閘操作電源。不過一般情況下，使用UPS也可以作為合、分閘操作電源。

5 配電方式

5.1 樹干式配電方式

公路隧道中的消防負荷供配電方式，需要根據防火分區的劃分，對配電系統進行合理的規劃。

5.2 放射式配電方式

對于公路隧道中集中或大容量的消防負荷，如消防水泵，因為這些消防設備對于公路隧道中的火災消防是非常重要的，因此需要使用變電所進行放射式配電。不過，在實際設計過程中，容易出現的問題就是，消防設備位置比較分散，單獨或者幾個消防設備的用電負荷也相對較小。在這種情況下，如果其配電線路均是從變電所單獨引出并接入每一個消防設備上，這就會導致變電所的低壓柜引出很多小電流回路。而過多的小電流回路就會給斷路器的分斷能力以及導體的動、熱穩定帶來一定的不利影響。為了盡量避免上述情況，在實際規劃設計時，常用的替代方法就是增加一個一級配電線路，通過增加一根一級配電線路，也就是直接從變電所內部不同的母線段上，都引出一條專用的消防回路，然后在公路隧道內部選擇合適的位置，配置所需要的配電柜。通過配電柜的放射式或者樹干式配電末端，將電流輸送至配電箱。這種方式能夠有效避免出現較多的小電流回路，同時可以滿足專用供電回路的要求。

6 公路隧道消防類配電線路保護及設備保護

6.1 線路保護

在隧道兩側的電纜溝中埋設，一旦出現故障問題，維修難度較大，因此一定要做好消防類配電線路的保護工作。根據消防類負荷的用電需求標準，消防類配電回路是需要持續不間斷進行供電的，這樣才能在發生火災或者其他意外事故的情況下實現快速滅火。基于這種情況，消防配電線路的保護，要重點做好連續供電的檢查和維護工作，確保消防配電線路安全無故障的持續進行供電，以應對可能隨時出現的火災。消防時消防配電線路過負荷與否都得連續供電，消防設備連續運行高于設備本身安全的要求，此時報警的作用及意義不是很大，配電線路過負荷報警裝置的一個重要作用在于平時設備檢查或設備試運行時，有過負荷報警信號可及時檢查故障。可以從消防負荷采用耐火電纜考慮，并在電纜溝內做防火封堵。

6.2 設備保護

配電線路中使用的一些設備，也會對線路能否持續進行供電造成影響。所以要確保每一個設備得到合理有效的保護，具體來說，常見的設備保護，主要是在如下三個環節進行：（1）在配電回路出線開關上，要使用具有過載報警功能的斷路器，這種斷路器可以在線路負荷超過規定標準的情況下，自動發出報警，讓設備檢修維護人員及時發現，避免發生意外事故；（2）在配電箱上要標記清楚消防標識，公路隧道不同于地面上，其很多時候光線并不是太好，如果沒有清楚明確的消防標識，可能工作人員無法準確判斷；（3）對于那些沒有無備用的機組消防用電設備，需要對其設計過載保護，這種過載保護能夠使得無備用的消防設備避免因出現短路或者其他故障，而導致消防設備機組的兩路電源都不能使用。如果備用機組，不設置必要的過載保護裝置或者過載保護裝置僅僅是作為一種保護信號，在出現意外情況時，能夠盡量延長用于消防設備供電的設備運行時間，以保證消防設備能夠在較短的時間內撲滅大火。從這個角度來看，在對有備用的消防設備機組進行保護時，其裝置的保護設備應主要是通過跳閘進行保護。過載報警的信號要直接接入公路隧道的地面相關值班保衛人員工作場所。

7 消防配電電線、電纜的選擇

（1）火災自動報警系統保護對象分級為特級的建筑物，其消防設備供電干線及分支干線，應采用礦物絕緣電纜；（2）火災自動報警保護對象分級為一級的建筑物，其消防設備供電干線及分支干線，宜采用礦物絕緣電纜。當線路的敷設保護措施符合防火要求時，可采用有機絕緣耐火類電纜；（3）火災自動報警保護對象分級為二級的建筑物，其消防設備供電干線及分支干線，應采用有機絕緣耐火類電纜；（4）消防設備的分支線路和控制線路，宜選用與消防供電干線或分支干線耐火等級降一類的電線或電纜。

8 結語

公路隧道內的消防類設備用電情況復雜，尤其是又在地面下，如果對消防類負荷的供配電系統線路設計不夠合理，則會給隧道的消防安全埋線留下隱患，因此要切實加強消防類負荷的供配電安全研究，針對不同的用電線路負荷情況，結合公路隧道的實際情況，設計合理的供配電系統圖方案，同時注意考慮方案的可行性和經濟性，用高效合理安全的供配電系統方案，為公路隧道的消防安全提供用電保障。

參考文獻

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作者簡介：傅喬（1983-），男，山東惠民人，供職于新疆維吾爾自治區交通規劃勘察設計研究院，研究方向：交通機電工程設計。

（責任編輯：王 波）