高速公路隧道照明以及供配電節能的實踐與思考

張弛

摘要：改革開放幾十年間，中國經濟高速增長，帶動交通運輸業不斷發展壯大，同時帶來的還有資源消耗巨大和環境破壞嚴重等不利后果。如何讓公路隧道運營企業也搭上“綠色經濟”快車，是目前交通行業亟待解決的問題。

關鍵詞：隧道照明；供電方案；節能控制

高速公路是整個運輸行業的生命線，為響應“節能減排”這一基本國策，公路工程建設在保證施工質量的前提下，還應以“高效低耗，節能環保”為建設目標。隨著施工技術水平的不斷發展，高速公路可以穿越崇山峻嶺，其中隧道的貢獻功不可沒，在帶著人們便捷的同時，隧道的運營消耗了大量的電能，其費用在隧道管理相關單位支出中占很大比重。下面針對隧道高能耗產生的原因以及如何節約能耗，降低成本等方面進行分析和闡述。

1 簡述隧道供配電系統

隧道是高速公路的重要組成部分，目前我國公路隧道總長度已超過700公里，數量達1700多座，位居世界第一。隧道可以縮短公路路程，節省行駛時間，與高速公路普通路段相比，隧道是相對封閉的空間，內外光線差距大，而車輛行駛產生的尾氣導致隧道內空氣污染嚴重，同時，車輛數量急劇增加，使得交通安全隱患也大大高于其他路段，因此，為了保證隧道運營的安全，隧道供配電系統顯得尤為重要。其主要分為以下幾個方面：

1.1 隧道照明系統

照明系統是隧道中最主要的部分，隧道照明可以保證車輛行駛安全，降低駕乘人員的視覺疲勞度。照明系統從隧道口開始分為引入段，適應段，過渡段幾個部分。由于隧道構造的特殊性，照明系統需要24小時不間斷運行，因此需要較高的電壓支撐。一般情況下，10KV的電網設計才能滿足整個隧道照明系統的正常運轉。

1.2 隧道通風系統

通風系統可以保證隧道舒適、健康、安全運營。車輛在隧道行駛過程中排放出大量有害氣體，嚴重威脅的駕乘人員的健康安全，而隨著隧道內有害氣體濃度增大，隧道內可見度逐漸降低，也會對行車安全造成一定影響。因此配備相應的通風系統必不可少。通風系統一般由風機控制裝置、通道組成、通風控制系統構成。

1.3 隧道消防系統

消防系統是保證生命安全的最后一道防線。其主要構成有火災報警系統、氣體滅火系統、消防聯動系統、加壓和供水系統幾個部分。消防系統的設計必須具備可靠性和安全性，才能做到防患于未然，并在出現災情時及時搶險。

1.4 隧道監管系統

監管系統是隧道供配電系統的中樞，為整個隧道各個系統正常安全運行提供保證。監管系統具有設備異常報警、設備數據查詢管理、遠程監管、建立數據庫等功能，可對隧道的運營管理提供可靠的數據，進行科學的管理。

2 隧道照明及供配電系統中存在的問題

2.1 照明系統的設計

目前，照明系統使用的行業規范大部分針對長隧道而設定，對于中短隧道方面涉及很少；而在設計規范中，節能環保照明設施的使用、智能照明設備的使用以及隧道內部裝修材料對光線的反射作用等方面的內容沒有系統的研究，導致整個照明系統設計方案單一，能耗大。

2.2 變壓器容量的設計

隧道內各設備所使用的電量總負荷決定變壓器的容量。通常情況下一個隧道會設計兩個變壓器，若有一個發生故障，其負荷就由另外一個全部承擔。而在實際情況中，變壓器并沒有完全發揮其應有的作用，大部分變壓器在隧道運營的過程中，負荷率最高才能達到30%左右，極大浪費了電力資源，同時對運營單位造成很大的經濟損失。

2.3 供電電纜的選擇

電纜連接變壓器和用電設備。目前大部分隧道供配電設計中，變壓設備都設計在隧道外，以減少隧道內的環境污染。這樣一來。電纜用量大幅增加，眾所周知，電纜主要原材料是銅，這種礦產資源不可再生，導致銅價居高不下，從而使電纜價格一度飆升，使得整個供配電系統成本增加，同時，長距離供電使電量在傳輸過程中造成很大損耗，產生長期的資源浪費。

3 隧道照明及供配電系統的節能措施

3.1 照明系統中采用新型照明設施

3.1.1 LED燈具的使用

LED燈具最大的優點就是節能，相對于常規照明設備，LED燈具節能80%-90%左右，而其亮度高，作用距離長，工作時產生熱量低，使用壽命長等特點廣泛應用于各大領域，在隧道照明系統中的運用還處于研究實行初階段。在實際應用中，應根據隧道各區域段的亮度要求，統籌計劃。整個隧道在滿足基本照明的基礎上，在隧道的出入口設置增強照明，利用自動調光系統，根據外部光線的強弱調控增強照明的明暗程度，這樣一來，可以大幅度降低隧道的運營成本和維護成本。

3.1.2 電磁感應燈

相關研究表明，電磁燈在隧道中的運用可以有效縮小駕駛人員的內外視覺反差，從而在各種天氣情況下都能安全地通過隧道。通過實驗發現，電磁燈的功率因素為0.99，換言之，電磁燈在工作狀態下，其無用功率基本為0，這大大提高了電力資源的利用率，節省運營單位的開支。

3.2 對變壓器的配置方案進一步優化

為了使變壓器在最優的負載率在工作，目前隧道的供配電設計中將通風系統和照明系統的變壓器分開設置，各成體系，避免出現“大馬拉小車”的現象，減少能源損耗。

3.3 科學選擇供電電纜

隧道的供配電設計中，電纜的選擇通過詳細的計算，制定不同的電纜截面選擇方案，通過對比分析，選擇最優方案。以往一般計算載流量的大小來確定電纜截面，現在運用最多的是按經濟電流密度選擇，通過對比發現，第二種方案更有利于節約電能資源，降低整個供配電系統的能耗，經濟效益、環境效益雙豐收。

3.4 優化設計方案

好的方案設計來源于優秀的設計人才，因此，提高設計人員的專業素養是優化設計方案的最主要因素。隧道供配電設計是一個新興行業，目前的設計人員大都缺乏實踐工作，設計人員在方案設計初期應多進行實地調查，因地制宜，設計出低耗、高效、安全的供配電方案，將節能減排落到實處。

3.5 合理利用應急電源

車輛有備胎，供配電方案中也應配備應急電源。隧道中一旦出現事故，無論事故大小，都會對配電系統造成損害，應急電源可以在發生意外時保障隧道各系統正常運轉，降低事故災害，減少經濟損失。在實際工作中，一般會至少選擇兩個應急電源，形成兩個獨立的供電系統，若其中一路出現故障，另一路可以正常運轉，為隧道的日常運營提供穩定的電力保障。

4 結語

綜上，如何做到隧道供配電系統的節能高效是一項任重而道遠的工程，功在當代，利在千秋。從設計方案的制定，到施工，最后實施，需要從各方面綜合考慮，合理運用。而隨著科技的進步，各環節的節能措施還可以進一步優化，各相關單位應該在這方面加大投資，做好開源節流，為構建節能社會添磚加瓦。

參考文獻：

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[2] 凌虎.特長隧道供配電系統方案優化設計[J].安徽建筑，2018（05）.

（作者單位：蘇交科集團股份有限公司）