特長隧道機電工程供配電系統方案的設計方式分析

徐 超

（山西省交通規劃勘察設計院，山西太原030012）

0 引言

近些年來，伴隨著我國高速公路里程的不斷增加，特長隧道供配電問題已經引起人們的重視，為保證特長隧道機電工程供配電系統能夠更加可靠地運行，設計人員需要結合該地區的地形、地貌特點，運用先進的設計理念，不斷改進并優化原有的隧道供配電系統設計方案，不斷提高特長隧道供配電系統方案的實施率。鑒于此，本文主要分析特長隧道機電工程供配電系統方案的設計方式與設計要點，以期推動我國高速公路工程能夠更加穩定快速地發展。

1 工程概況

黎城至霍州高速公路是國家高速公路網G2211長治至延安聯絡線的重要組成部分，同時也是山西省“三縱、十二橫、十二環”規劃中第九橫的重要組成部分。它東接左權—黎城高速公路，西接霍州—永和高速公路。項目起點位于長治市黎城縣幸福莊村（設黎城樞紐接長邯高速），終點設于霍州市觀堆村，與霍永線辛莊樞紐連接，路線全長約151.8 km。

2 特長隧道供配電系統方案設計原則

2.1 安全可靠原則

對于特長隧道供配電設計人員來講，要結合隧道結構特點，明確隧道機電工程設計要點，制定更加合理的特長隧道供配電系統方案。在該隧道機電工程中，設計人員要合理設計隧道通風、照明、供配電設施等[1]。隧道供配電設計人員要遵守安全可靠原則，運用先進的設計理念，不斷提升自身的隧道供配電設計水平。在該特長隧道工程中，供配電設計人員可以采用先進的供配電設備，真正達到節能環保的目的。

2.2 遠近結合原則

特長隧道供配電設計要遵守遠近結合原則，結合工程施工特點與規模，妥善處理近期工程與遠期工程之間的關系，以近期工程為主，結合隧道供配電的負荷、用電容量與供電條件，制定科學、妥善的供配電方案。由于該隧道工程的施工規模較大，在一定程度上增加了隧道供配電系統方案的設計難度，設計人員可根據隧道內部變電站的運行情況，對原有的供配電系統方案進行合理的優化，不斷減小外界環境因素對隧道供配電系統的影響，有效提升隧道供配電系統的安全性[2]。

3 特長隧道供配電系統方案的設計方式

3.1 負荷性質及分類

想要保證特長隧道供配電系統能夠更加安全可靠地運行，設計人員要將供配電負荷進行合理分類。根據供電可靠性要求，本工程隧道各項電力設備負荷主要分為三類，分別是特別重要負荷、一級負荷與二級負荷，其中特別重要負荷設施主要包括隧道應急照明設備、交通監控設施、通風與照明控制設施、緊急呼救設施等，一級負荷設施主要包括隧道消防水泵、基本照明設備與排煙風設備等，二級負荷設備主要為加強照明設備、射流風機設備與電伴熱設施等[3]。

該隧道工程大體可分為丁家灣1#、2#和田家嶺隧道群，侯神嶺1#和2#隧道群，西務、杏樹坪和問腰隧道群，每個隧道群均配置完善的監控設施。由于內部的橫通道與應急停車帶均采用隧道專用熒光燈，為滿足設備的負荷要求，設計人員要嚴格控制隧道燈具的防護等級，一般情況下，特長隧道燈具防護等級不能低于IP65。由于該特長隧道長度超過10 km，設計人員需在左右洞的中間位置設置特殊的燈光帶，利用特殊燈光帶的燈管效果，模仿藍天白天，以有效緩解司乘人員長時間在隧道內行車的疲勞感。

3.2 分散式供電方案

所謂分散式供電方案，主要指的是隧道內部的照明設備與射流風機分別供電，由于隧道內部照明機電負荷較大，在一定程度上增加了供電難度，通過運用分散式供電方案，能有效提升特長隧道內部的照明效果，減少電力能源的損耗。與集中式供電方案相比，分散式供電方案需要埋設地式變壓器，會在一定程度上影響隧道工程的經濟效益[4]。

在該隧道工程中，供配電設計人員通過長治、臨汾供電公司進行綜合調差，并實地踏勘部分重要變電站，對隧道工程周圍的電網情況有了初步了解，制定了外部供電方案，具體內容如下：第一，丁家灣隧道群、田家嶺隧道、侯神嶺隧道群位于長治市沁源縣境內，沿線較近的有太岳110 kV站（沁源縣城北）、李元35 kV站（李元鎮東南，兩回35 kV進線均由太岳110 kV站引來），因此應從李元35 kV站饋出兩回10 kV電源至侯神嶺2號隧道入口建10 kV開閉所，再從開閉所饋出10 kV至其他隧道供電；第二，西務、杏樹坪、問腰和太岳山隧道位于臨汾市古縣境內，項目沿線有寶豐35 kV站、金堆110 kV站，由于太岳山隧道長11 km，供電方案以太岳山隧道為基點。

3.3 集中式供電方案

由于該隧道工程內部負荷分布比較集中，在設計隧道供配電系統方案的過程中，設計人員可以采用集中式供電方式，在隧道負荷比較集中的地區設置變電站，各項設備的電源分別來自該變電站。變電站兩端分布高壓母線，并采取分段運行方式，變電站內部設置高壓母線開關，如外部設備出現斷電故障，母線開關能夠自動閉合，為各項設備提供良好的供電負荷，真正實現集中控制[5]。

在該隧道工程中，通過供電與配電造價對比，結合《公路隧道交通工程設計規范》相關規定，采用集中式供電方案，能夠有效提升供配電效果，減少電力資源的浪費。該特長隧道工程沿線供電點設置如表1所示。

表1 特長隧道沿線供電點設置位置

通過計算可知，在侯神嶺隧道中采用集中式供電，能夠保證全射流風機更加可靠地運行，提升全射流風機的通風性能。為保證特長隧道供配電系統方案得到更好的實施，設計人員要結合JTG D70—2004《公路隧道設計規范》中的相關規定，明確隧道供電接線方式，并結合該隧道工程地形地貌特點，采用高壓供電主接線方式進行供電，有效減少電力資源的損耗[6]。另外，由于太岳山隧道為特長隧道，屬于事故易發地區，為保證隧道運營正常和人員安全，擬在隧道出口與入口端各設置一處隧道救援站，作為第三梯隊救援力量。

采用集中式供電方式，由于變電站與隧道洞口之間的距離較小，洞內外的溫度差異較小，具有良好的通透性，能保證各設備更加穩定地運行。另外，集中式供電變電站與隧道內部車道之間的距離較大，溫度、濕度更加容易控制，電力設備受外界環境影響較小，進一步提升了各項配電設備的穩定性。

4 結語

綜上，通過詳細分析集中式與分散式供電方案，能夠保證特長隧道機電工程供配電系統方案得到更好的實施。對于特長隧道供電設計人員來講，在實際工作中，要根據隧道工程的實際施工情況，選擇合理的設計方案，不斷提升隧道供配電系統的可靠性。