市政隧道工程中供配電系統特點以及電氣設計

摘? ? 要：筆者根據相關理論知識與自身經驗針對隧道供配電系統的整體特點與工程設計中的相關問題以及設計方案展開了總結，以期在同行優化電氣設計時為其提供參考。

關鍵詞：供配電系統;特點;電氣設計

1? 供配電設計的特點

供配電設計特點如下：（1）供電系統必須具備良好的可靠性，隧道一旦發生供電問題便會導致人們的財產生命受到極大威脅，預防火災的設計必須以一級負荷標準展開，供電部門必須得提供至少兩路的獨立電源以確保供電可靠性;（2）嚴格控制設備的運行狀態以減少由于設備故障而誘發的安全隱患，供配電設計滿足能夠適應實際環境的使用需求;（3）隧道工程不僅要科學合理地做好電氣設計環節，而且還需建設好與其對應的配套工程以確保工程各部分相互協調，如消防、排水、監控以及通風設計等，唯有如此，才可以確保其后期運行的高效性;（4）設計隧道照明時要全面考慮土建環境以及交通條件等，以確保照明效果的可行性與安全性，然而，由于其設計過程復雜且受多種因素影響，因此使得隧道照明受到多種條件的共同制約，這就要求相關人員在設計時必須得對影響照明功能的所有因素加以重視;（）5隧道工程具有實際使用特性，設計期間必須對使用功能與規模、通行量以及地質條件予以綜合考慮，以確保隧道功能的實用性與電氣設備的安全性[1]。上述五個方面是供配電設計中的主要特點，在實際設計時由于隧道長度及其環境條件的差異性，導致其設計方案也存在著差異，因此設計人員必須要結合工程面臨的所有特點來統籌考慮，進而制定出針對性的隧道工程設計方案。

2? 電氣設計

2.1? 消防設計

防火設計是隧道工程必不可少的內容，主要包括火災報警系統與消防設施。設計時要結合實際條件來綜合考慮有無必要選擇雙電源末端切換來確保防火系統運行的安全性;若選擇此種模式，則會導致低壓柜形成回路，進而增加所用電纜的數量以及供電面積，從而會增加工程成本，加之隧道內環境較為特殊，易于腐蝕并損壞末端切換箱而對切換功能造成影響，但其好處是，如果一路電纜出現故障，仍然能夠由另一路繼續供電以維持供電安全[2]。隧道內電纜在實際應用期間均為并列鋪設，一旦有一條電纜出現機械破損，其他的均會遭受影響，再者，各電纜均具備短路保護裝置，使得很少出現過流損壞事件，此間，也可選擇鎧裝電纜來預防鼠害。此外，設計供電系統時，變電箱內往往會設置兩路電源，接線模式常選擇單母線分段聯絡，消防負荷首端常選擇雙電源自動切換，采取電纜放射式供電，如此便可提升供電系統的可靠性。

2.2? 合理選取變壓器容量

隧道工程中變壓器是其關鍵所在，設計時必須合理選取變壓器容量，唯有如此才可維持供電安全。必須結合實際情況來選擇變壓器容量，常見方法為：準確計量隧道變電所提供的總負荷，繼而選擇兩臺容量一致的變壓器分別分擔一半負荷，若有一臺出現故障則由另一臺予以承擔，以此法選取變壓器容量時必須結合總負荷率來予以確定，如此便呈現出了超負荷運轉的現象，對變壓器造成了較大的損傷[3]。此外，隧道用電負荷多集中于通風與照明功能，設計可分長、短期，不同隧道長短期規劃的設計量差異較大，選取變壓器時難免浪費容量，因此設計時宜先按短期負荷予以設計，若出現變化則可通過增設變壓器或更換大容量變壓器來完成供電需求，要求單臺變壓器必須可以承受一級負荷的全部，變壓器負載率控制于0.6～0.8，選取變壓器容量時還需分析環境可能造成的影響，可以通過降低溫度來增加其輸出功率并減少對其自身的損耗。

2.3? 變壓器保護裝置

筆者根據實際情況發現斷器加負荷開關的保護方式更為實用。用電期間，保護變壓器的裝置常常以開關的方式來切換負荷，短路保護很少發生。熔斷器加負荷開關的形式能夠由負荷開關來切換負荷，由熔斷器來完成短路保護，這種保護模式具有很好的快捷性與安全性，其中，限流熔斷器完成保護僅需30m/s，熔斷保護速度極快，從而展現出了其廣闊的應用前景[4]。

2.4? 應急電源

市政隧道必須嚴格防范事故隱患，必須裝置應急電源以處理突發事件，進而確保好消防用電、應急照明以及監控設備等方面的正常運行。選取應急電源時，要結合負荷類型已交轉換與工作時間來綜合分析。應急電源分為如下4種：①電網本身與饋電回路分開的電源;②柴油機發電機組所提供的電源;③蓄電池類電源;④組合形式的電源。選擇電源時最重要的便是可靠安全，特別是在一些地理條件復雜、存在諸多隱患的隧道工程中，必須提供多種應急電源以提升其靠性可靠性[5]。例如，當隧道較長時，若僅僅選擇柴油機發電機組所提供的應急電源，即便不會影響到供電時間，但也需要較長的轉換周期，一般約需15s，為了消除這種缺陷，設計時便可增置蓄電池類型的應急電源，滿足用電過渡期的需求，進而起到優勢互補的作用。

2.5? 低壓斷路器所配置的失壓脫扣器

用電設計時可通過低壓斷路器所配置的失壓脫扣器來確保供電安全，這種形式下，若出現故障，則會通過削減掉一些不太重要的負荷來維持重要負荷方面的供電穩定性，其不足之處在于，此類裝置的部分環節必須得靠人工操作來完成，尚未達到自動化的標準，使用起來較為麻煩[6]。此外，當失壓脫扣器長時間帶電時，會造成電能浪費，也會出現較大的噪音，加之其對隧道所處環境的實際要求也相對較高，若電網電壓過高或過于潮濕，便會導致失壓脫扣器燒壞。為了有效地解決上述問題，在電氣設計時，必須合理區分重要與非重要負荷，并將其設計于兩個不同的母線上，這樣一來，當突然發生失電現象時，便可將非重要負荷一路母線所對應的總進線斷路器給跳掉，繼而由應急電源為具有重要負荷的一路提供用電。

3? 結束語

隧道工程的供配電系統是維持隧道安全運行的重要設施，也是處理突發事件的關鍵設施，在實際設計期間不僅要注意到其可靠性與安全性，而且還需做到方便簡捷與實用性能。因此，設計人員必須結合隧道工程的實際情況來選擇與之相應的設備并采取針對性的處理方式。此外，設計工作者也需多多參考供配電方面的新技術以及其成功應用之案例，力爭持續改進供配電系統的功能性與安全性。

參考文獻：

[1] 叢桂俊.市政隧道工程中供配電系統特點以及電氣設計[J].建設科技，2018（1）：129.

[2] 張旭芝，張如棟.隧道工程中供配電系統特點及電氣設計探討[J].住宅與房地產，2019（1）：176～177.

[3] 李曉明.市政隧道工程中供配電系統特點以及電氣設計[J].建筑工程技術與設計， 2018（31）：54～55.

[4] 鄧姍姍.市政隧道工程中供配電系統特點以及電氣設計[J].科技創新與應用，2017（6）：245～246.

[5] 高原.市政隧道工程中供配電系統特點以及電氣設計[J].四川水泥，2019（12）：84～85.

[6] 徐秋風，鄭寶榮.市政隧道工程中供配電系統特點及電氣設計探討[J].建筑工程技術與設計，2017（25）：1685.

作者簡介：

李健（1985—）男，漢族，廣西北流人，本科，中級工程師，要從事電力設計、配網規劃、項目咨詢等相關工作。