中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 李 青

1 概述

杭州慶春路隧道深入江底約37m，全長5352m，其中隧道主線全長3024m。整條通道穿越錢江新城與錢江世紀(jì)城的中心地帶。分東西兩孔，南來車從東孔走，西孔供北往車輛通行，每孔兩車道，整條隧道雙向四車道，設(shè)計(jì)車速60公里/小時(shí)，3分鐘即可從地下穿越寬闊的錢塘江。本工程電氣設(shè)計(jì)包括供電與照明、BAS、FAS等系統(tǒng)設(shè)計(jì)，本文將主要介紹該隧道高壓供電系統(tǒng)構(gòu)成、10kV配電所規(guī)模、平面、電氣主接線形式、保護(hù)及控制、10/0.4kV變電所、應(yīng)急電源系統(tǒng)、動(dòng)力設(shè)備供電、防雷接地等主要設(shè)計(jì)內(nèi)容。

2 高壓供配電系統(tǒng)構(gòu)成

根據(jù)主體工程及電源情況，在江北、江南側(cè)各設(shè)一座10kV配電所，各所由當(dāng)?shù)仉娏ο到y(tǒng)接引兩路相互獨(dú)立的10kV電源供電。為與當(dāng)?shù)毓╇姴块T管轄范圍保持一致，江北、江南10kV配電所供電范圍以隧道中心里程為界，分南北兩段分別供電。

江北10kV配電所設(shè)于江北工作井內(nèi)，與工作井內(nèi)雙臺(tái)變壓器10/0.4kV變電所合建，稱江北10kV變、配電所。另在江北主線入口雨水泵房處設(shè)一座雙臺(tái)變壓器10/0.4kV變電所，各所分別由江北10kV變、配電所不同10kV母線各接引一路電源。

江南10kV配電所設(shè)于江南工作井內(nèi)，與工作井內(nèi)兩座10/0.4kV變電所合建，另在江南主線明挖暗埋段設(shè)一座雙臺(tái)變壓器10/0.4kV變電所，各所分別由江南10kV變、配電所不同10kV母線各接引一路10kV電源。

在東線、西線隧道江心廢水泵房處，各設(shè)一座兩臺(tái)地埋式變壓器的10/0.4kV變電所。每座變電所兩條10kV電源線均由江北工作井內(nèi)10kV配電所兩段母線分別提供。

3 10kV配電所

3.1 10kV變、配電所規(guī)模、平面及電氣主接線形式

江北10kV變、配電所設(shè)于隧道江北工作井地下二層，設(shè)高壓配電室、控制室及10/0.4kV變電所。規(guī)模為10kV雙電源，二進(jìn)八出。10kV側(cè)主接線采用單母線斷路器分段接線，正常時(shí)兩路獨(dú)立的10kV電源同時(shí)運(yùn)行，母聯(lián)開關(guān)斷開，當(dāng)一路電源失電，母聯(lián)開關(guān)自動(dòng)投入，由另一路電源對(duì)全所重要負(fù)荷供電。配電所八路饋出回路分別為：本所10/0.4kV變電所兩路，江北主線洞口雨水泵站10/0.4kV變電所兩路，東線、西線隧道江心廢水泵房變電所共用四路。江南10kV變、配電所設(shè)于江南工作井地下一層，配電所規(guī)模、平面及電氣主接線形式基本同江北。

3.2 10kV配電所保護(hù)及控制

（1）保護(hù)配置

10KV配電所保護(hù)采用微機(jī)綜合自動(dòng)化保護(hù)裝置，各保護(hù)模塊分散設(shè)于10kV開關(guān)柜內(nèi)，該裝置具有10kV電網(wǎng)運(yùn)行必需的保護(hù)、測(cè)量、控制、監(jiān)控和指示功能，具有與遠(yuǎn)方通信的條件。各回路保護(hù)設(shè)置情況如下：

10kV進(jìn)線斷路器采用帶時(shí)限電流速斷、過電流、低電壓保護(hù)；10kV饋線斷路器采用電流速斷、過電流、單相接地信號(hào)；10kV變壓器饋線斷路器采用電流速斷、過電流、過負(fù)荷、溫度、單相接地信號(hào)；互設(shè)母線絕緣監(jiān)察。

（2）監(jiān)控系統(tǒng)

江北、江南10kV變配電所設(shè)置獨(dú)立電力主控單元，作為隧道設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的兩個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站。由設(shè)于高壓開關(guān)柜上的微機(jī)綜合自動(dòng)化保護(hù)裝置完成對(duì)每回路的繼電保護(hù)、開關(guān)量、模擬量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、斷路器控制和事故記錄等，同時(shí)同步整理相關(guān)數(shù)據(jù)以備設(shè)于隧道管理控制中心的上位機(jī)收集，并時(shí)刻待命接受上位機(jī)指令。由隧道管理控制中心設(shè)備監(jiān)控主機(jī)完成對(duì)配電所遙控、遙信、遙測(cè)、遙調(diào)等功能，實(shí)現(xiàn)配電所遠(yuǎn)方監(jiān)控、無人值守。

3.3 交、直流電源

兩座10kV變配電所各設(shè)一臺(tái)交流電源柜，電壓為~380/220V。兩路交流電源分別由設(shè)于兩段10kV電源母線的所用變壓器各接引一路，至交流電源柜自動(dòng)切換后供電。主要作為配電所內(nèi)照明、動(dòng)力負(fù)荷和直流電源柜電源。

在兩座10kV配電所各設(shè)一套直流電源柜，電壓為DC220V，主要作為配電所高壓開關(guān)柜的操作電源和控制保護(hù)電源。直流電源柜采用高頻整流鉛酸免維護(hù)蓄電池直流裝置，該裝置由蓄電池屏和直流配電屏組成。由交流電源柜輸入兩路～380V電源一主一備供電，輸出 DC220V回路，蓄電池容量為65AH 。

4 10/0.4kV變電所

4.1 江北10/0.4kV變電所

江北工作井內(nèi)設(shè)一座10/0.4kV變電所，與配電所合建。設(shè)兩臺(tái)10/0.4kV變壓器，容量為2×1600 kVA 。正常工作時(shí)，兩臺(tái)變壓器同時(shí)運(yùn)行，低壓主接線采用單母線斷路器分段接線，在低壓母線各設(shè)一組電容器，進(jìn)行無功集中補(bǔ)償，滿足功率因數(shù)不低于0.9。當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，另一臺(tái)變壓器能對(duì)全所一、二級(jí)負(fù)荷供電。負(fù)荷主要包括：江北工作井內(nèi)全部動(dòng)力照明負(fù)荷、江北明挖暗埋段部分射流風(fēng)機(jī)、江北匝道出入口雨水泵房、江北匝道隧道出入口加強(qiáng)照明及北段隧道的基本照明、隧道檢修、逃生滑道、監(jiān)控、通信設(shè)備等正常和消防負(fù)荷。

江北主線洞口雨水泵站處設(shè)一座10/0.4kV變電所，兩臺(tái)變壓器容量為2×400 kVA。正常工作時(shí)，兩臺(tái)變壓器同時(shí)運(yùn)行，低壓主接線采用單母線斷路器分段接線。變電所供電負(fù)荷主要包括：雨水泵、北端明挖暗埋段部分射流風(fēng)機(jī)、通信設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、主通道洞口加強(qiáng)照明、光過渡段、敞開段及道路照明等。

4.2 江南10/0.4kV變電所

江南工作井內(nèi)設(shè)兩座10/0.4kV變電所，與配電所合建。每座變電所設(shè)兩臺(tái)10/0.4kV變壓器，容量為2×1600kVA 。運(yùn)行方式和低壓主接線同江北工作井10/0.4kV變電所。負(fù)荷主要包括：江南工作井內(nèi)（含隧道管理中心）全部動(dòng)力照明負(fù)荷、防淹門、江南明挖暗埋段部分射流風(fēng)機(jī)、及南段隧道的基本照明、隧道檢修、逃生滑道、監(jiān)控、通信設(shè)備等正常和消防負(fù)荷。

江南明挖暗埋段雨水泵站處設(shè)一座10/0.4kV變電所，變電所設(shè)兩臺(tái)10/0.4kV變壓器，容量為2×630kVA 。正常工作時(shí)，兩臺(tái)變壓器同時(shí)運(yùn)行，低壓主接線采用單母線斷路器分段接線。變電所供電負(fù)荷主要包括：雨水泵、明挖暗埋段射流風(fēng)機(jī)、通信設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、隧道出入口段加強(qiáng)照明、光過渡段、敞開段及道路照明等。

4.3 江心10/0.4kV變電所

東線、西線隧道江心廢水泵房處各設(shè)一座10/0.4kV變電所，每座變電所設(shè)兩臺(tái)地埋式10/0.4kV變壓器，容量為2×125 kVA。變電所供電負(fù)荷為江心廢水泵房內(nèi)動(dòng)力照明負(fù)荷。

5 應(yīng)急電源系統(tǒng)

根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，本工程隧道內(nèi)應(yīng)設(shè)置應(yīng)急電源供電系統(tǒng)，以確保隧道事故情況下，疏散及救援工作的安全進(jìn)行。應(yīng)急電源供電系統(tǒng)供電范圍包括：隧道內(nèi)應(yīng)急照明、誘導(dǎo)指示、安全門標(biāo)志、通信、監(jiān)控設(shè)備等。監(jiān)控、通信等電子設(shè)備采用集中式UPS應(yīng)急電源裝置供電。隧道內(nèi)應(yīng)急照明電源采用集中式EPS電源裝置供電，應(yīng)急備用時(shí)間均為2h。

6 動(dòng)力設(shè)備供電

本工程動(dòng)力設(shè)備較多，主要包括風(fēng)機(jī)、水泵等大容量設(shè)備，分散設(shè)于隧道內(nèi)的通信、監(jiān)控、檢修等小容量設(shè)備及設(shè)于管理控制中心的空調(diào)、電開水器、監(jiān)控設(shè)備等負(fù)荷。針對(duì)該工程特點(diǎn)，動(dòng)力設(shè)備供電采用放射式和樹干式結(jié)合的混合式供電網(wǎng)絡(luò)。隧道內(nèi)的射流風(fēng)機(jī)、混流風(fēng)機(jī)及江北匝道洞口雨水泵等采用分組供電，即每組用電設(shè)備均由變電所低壓母線接引兩路獨(dú)立回路至用電設(shè)備旁，進(jìn)行雙電源切換后，再給該組內(nèi)每個(gè)用電設(shè)備供電。其他軸流風(fēng)機(jī)、水泵等大容量用電設(shè)備，由變電所低壓母線接引獨(dú)立回路采用放射式供電，在大容量設(shè)備處設(shè)降壓軟啟動(dòng)裝置或變頻裝置；對(duì)于隧道內(nèi)用電容量較小，比較分散的用電設(shè)備，由變電所引出動(dòng)力干線，采用樹干式供電方式對(duì)各用電設(shè)備供電。

一級(jí)負(fù)荷設(shè)備由接于不同低壓母線的兩路動(dòng)力回路各引一回電源至用電點(diǎn)附近的電源切換箱切換后供電。

7 防雷接地

江北、江南通風(fēng)井、隧道管理控制中心按二類防雷建筑物標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)。采用在通風(fēng)豎井、屋頂設(shè)避雷帶作為接閃器，并利用建筑內(nèi)主鋼筋作引下線，工作井下部基礎(chǔ)內(nèi)主鋼筋作接地裝置。

本工程隧道及主要建筑采用聯(lián)合接地體設(shè)計(jì)，防雷接地、強(qiáng)電和弱電系統(tǒng)接地裝置共用，并與建筑物鋼筋網(wǎng)相連。在兩工作井設(shè)綜合接地網(wǎng)，接地網(wǎng)由水平接地體和垂直接地體組成，并經(jīng)銅絞線或銅電纜引至強(qiáng)電系統(tǒng)和弱電系統(tǒng)接地母排，強(qiáng)弱電系統(tǒng)引線之間的間距大于20米，接地電阻不大于1Ω。在左、右兩條隧道內(nèi)各敷設(shè)兩條貫通的專用接地銅電纜，與隧道綜合接地網(wǎng)絡(luò)可靠連通，隧道內(nèi)強(qiáng)電、弱電設(shè)備的金屬外殼、金屬構(gòu)架、電纜金屬護(hù)套等分別與接地干線可靠連通，形成良好的電氣通路。

隧道洞口外沒有接入綜合接地系統(tǒng)的設(shè)備設(shè)置獨(dú)立接地體，防雷接地電阻不大于10Ω，保護(hù)接地不大于4Ω，低壓配電系統(tǒng)采用TN-S接地系統(tǒng)，設(shè)專用PE線。

8 結(jié)束語

該工程于2010年12月28日建成通車運(yùn)行至今，電氣系統(tǒng)運(yùn)行良好，為隧道正常運(yùn)營提供了供電保障。