市政隧道工程中供配电系统特点以及电气设计

摘    要：笔者根据相关理论知识与自身经验针对隧道供配电系统的整体特点与工程设计中的相关问题以及设计方案展开了总结，以期在同行优化电气设计时为其提供参考。

关键词：供配电系统;特点;电气设计

1  供配电设计的特点

供配电设计特点如下：（1）供电系统必须具备良好的可靠性，隧道一旦发生供电问题便会导致人们的财产生命受到极大威胁，预防火灾的设计必须以一级负荷标准展开，供电部门必须得提供至少两路的独立电源以确保供电可靠性;（2）严格控制设备的运行状态以减少由于设备故障而诱发的安全隐患，供配电设计满足能够适应实际环境的使用需求;（3）隧道工程不仅要科学合理地做好电气设计环节，而且还需建设好与其对应的配套工程以确保工程各部分相互协调，如消防、排水、监控以及通风设计等，唯有如此，才可以确保其后期运行的高效性;（4）设计隧道照明时要全面考虑土建环境以及交通条件等，以确保照明效果的可行性与安全性，然而，由于其设计过程复杂且受多种因素影响，因此使得隧道照明受到多种条件的共同制约，这就要求相关人员在设计时必须得对影响照明功能的所有因素加以重视;（）5隧道工程具有实际使用特性，设计期间必须对使用功能与规模、通行量以及地质条件予以综合考虑，以确保隧道功能的实用性与电气设备的安全性[1]。上述五个方面是供配电设计中的主要特点，在实际设计时由于隧道长度及其环境条件的差异性，导致其设计方案也存在着差异，因此设计人员必须要结合工程面临的所有特点来统筹考虑，进而制定出针对性的隧道工程设计方案。

2  电气设计

2.1  消防设计

防火设计是隧道工程必不可少的內容，主要包括火灾报警系统与消防设施。设计时要结合实际条件来综合考虑有无必要选择双电源末端切换来确保防火系统运行的安全性;若选择此种模式，则会导致低压柜形成回路，进而增加所用电缆的数量以及供电面积，从而会增加工程成本，加之隧道内环境较为特殊，易于腐蚀并损坏末端切换箱而对切换功能造成影响，但其好处是，如果一路电缆出现故障，仍然能够由另一路继续供电以维持供电安全[2]。隧道内电缆在实际应用期间均为并列铺设，一旦有一条电缆出现机械破损，其他的均会遭受影响，再者，各电缆均具备短路保护装置，使得很少出现过流损坏事件，此间，也可选择铠装电缆来预防鼠害。此外，设计供电系统时，变电箱内往往会设置两路电源，接线模式常选择单母线分段联络，消防负荷首端常选择双电源自动切换，采取电缆放射式供电，如此便可提升供电系统的可靠性。

2.2  合理选取变压器容量

隧道工程中变压器是其关键所在，设计时必须合理选取变压器容量，唯有如此才可维持供电安全。必须结合实际情况来选择变压器容量，常见方法为：准确计量隧道变电所提供的总负荷，继而选择两台容量一致的变压器分别分担一半负荷，若有一台出现故障则由另一台予以承担，以此法选取变压器容量时必须结合总负荷率来予以确定，如此便呈现出了超负荷运转的现象，对变压器造成了较大的损伤[3]。此外，隧道用电负荷多集中于通风与照明功能，设计可分长、短期，不同隧道长短期规划的设计量差异较大，选取变压器时难免浪费容量，因此设计时宜先按短期负荷予以设计，若出现变化则可通过增设变压器或更换大容量变压器来完成供电需求，要求单台变压器必须可以承受一级负荷的全部，变压器负载率控制于0.6～0.8，选取变压器容量时还需分析环境可能造成的影响，可以通过降低温度来增加其输出功率并减少对其自身的损耗。

2.3  变压器保护装置

笔者根据实际情况发现断器加负荷开关的保护方式更为实用。用电期间，保护变压器的装置常常以开关的方式来切换负荷，短路保护很少发生。熔断器加负荷开关的形式能够由负荷开关来切换负荷，由熔断器来完成短路保护，这种保护模式具有很好的快捷性与安全性，其中，限流熔断器完成保护仅需30m/s，熔断保护速度极快，从而展现出了其广阔的应用前景[4]。

2.4  应急电源

市政隧道必须严格防范事故隐患，必须装置应急电源以处理突发事件，进而确保好消防用电、应急照明以及监控设备等方面的正常运行。选取应急电源时，要结合负荷类型已交转换与工作时间来综合分析。应急电源分为如下4种：①电网本身与馈电回路分开的电源;②柴油机发电机组所提供的电源;③蓄电池类电源;④组合形式的电源。选择电源时最重要的便是可靠安全，特别是在一些地理条件复杂、存在诸多隐患的隧道工程中，必须提供多种应急电源以提升其靠性可靠性[5]。例如，当隧道较长时，若仅仅选择柴油机发电机组所提供的应急电源，即便不会影响到供电时间，但也需要较长的转换周期，一般约需15s，为了消除这种缺陷，设计时便可增置蓄电池类型的应急电源，满足用电过渡期的需求，进而起到优势互补的作用。

2.5  低压断路器所配置的失压脱扣器

用电设计时可通过低压断路器所配置的失压脱扣器来确保供电安全，这种形式下，若出现故障，则会通过削减掉一些不太重要的负荷来维持重要负荷方面的供电稳定性，其不足之处在于，此类装置的部分环节必须得靠人工操作来完成，尚未达到自动化的标准，使用起来较为麻烦[6]。此外，当失压脱扣器长时间带电时，会造成电能浪费，也会出现较大的噪音，加之其对隧道所处环境的实际要求也相对较高，若电网电压过高或过于潮湿，便会导致失压脱扣器烧坏。为了有效地解决上述问题，在电气设计时，必须合理区分重要与非重要负荷，并将其设计于两个不同的母线上，这样一来，当突然发生失电现象时，便可将非重要负荷一路母线所对应的总进线断路器给跳掉，继而由应急电源为具有重要负荷的一路提供用电。

3  结束语

隧道工程的供配电系统是维持隧道安全运行的重要设施，也是处理突发事件的关键设施，在实际设计期间不仅要注意到其可靠性与安全性，而且还需做到方便简捷与实用性能。因此，设计人员必须结合隧道工程的实际情况来选择与之相应的设备并采取针对性的处理方式。此外，设计工作者也需多多参考供配电方面的新技术以及其成功应用之案例，力争持续改进供配电系统的功能性与安全性。

参考文献：

[1] 丛桂俊.市政隧道工程中供配电系统特点以及电气设计[J].建设科技，2018（1）：129.

[2] 张旭芝，张如栋.隧道工程中供配电系统特点及电气设计探讨[J].住宅与房地产，2019（1）：176～177.

[3] 李晓明.市政隧道工程中供配电系统特点以及电气设计[J].建筑工程技术与设计， 2018（31）：54～55.

[4] 邓姗姗.市政隧道工程中供配电系统特点以及电气设计[J].科技创新与应用，2017（6）：245～246.

[5] 高原.市政隧道工程中供配电系统特点以及电气设计[J].四川水泥，2019（12）：84～85.

[6] 徐秋风，郑宝荣.市政隧道工程中供配电系统特点及电气设计探讨[J].建筑工程技术与设计，2017（25）：1685.

作者简介：

李健（1985—）男，汉族，广西北流人，本科，中级工程师，要从事电力设计、配网规划、项目咨询等相关工作。