鐘燕東

漳州市城市建設(shè)投資開(kāi)發(fā)有限公司（363000）

1 高速公路機(jī)電工程供配電系統(tǒng)概念及技術(shù)要點(diǎn)

機(jī)電工程是高速公路建設(shè)項(xiàng)目中的一個(gè)單項(xiàng)工程。 高速公路機(jī)電工程一般包括三大系統(tǒng)（通信系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)）和隧道通風(fēng)、照明、消防及沿線供配電系統(tǒng)等。不同組成部分又包括多種設(shè)備和設(shè)施，如通信系統(tǒng)包括發(fā)端設(shè)備、收端設(shè)備和信道設(shè)施等。所有設(shè)施都需要供配電系統(tǒng)為其提供運(yùn)行動(dòng)力。

供配電系統(tǒng)不僅要滿足高速公路照明、隧道通風(fēng)等用電需求， 還需要滿足高速公路工程建設(shè)、運(yùn)營(yíng)及后續(xù)維護(hù)等方面的用電需求。供配電系統(tǒng)還需保證通訊設(shè)備、養(yǎng)路設(shè)備、服務(wù)區(qū)功能用電需求，確保機(jī)電工程可以穩(wěn)定運(yùn)行[1]。 所以在系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)時(shí)，要從機(jī)電工程規(guī)模、負(fù)荷及技術(shù)等方面進(jìn)行評(píng)估分析，從先進(jìn)性、安全性和經(jīng)濟(jì)性等角度制訂合理方案，為高速公路機(jī)電工程建設(shè)和運(yùn)行打下可靠基礎(chǔ)。

2 高速公路機(jī)電工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案分析

2.1 工程案例概況

漳州沈海復(fù)線高速公路位于漳州境內(nèi)， 全長(zhǎng)107 km，其機(jī)電工程施工分為4 個(gè)標(biāo)段。 三大系統(tǒng)（通信、收費(fèi)、監(jiān)控系統(tǒng)）分為2 個(gè)標(biāo)，隧道通風(fēng)、照明、消防及沿線供配電系統(tǒng)又分為2 個(gè)標(biāo)；包含1個(gè)管理分中心，6 個(gè)收費(fèi)站，2 對(duì)服務(wù)區(qū)、8 個(gè)變電站，9 座隧道及沿線交通監(jiān)控、收費(fèi)、通信系統(tǒng)等。沿線所涉及的許多設(shè)備要求電力供應(yīng)穩(wěn)定且不間斷，同時(shí)，還需要滿足機(jī)電工程相關(guān)設(shè)備安裝施工和運(yùn)行。 工程具體還涉及到線纜、 高壓鈉燈、LED 燈組、滅火設(shè)施、射流風(fēng)機(jī)、低壓開(kāi)關(guān)柜和綜合發(fā)電機(jī)組等部件或設(shè)備。

2.2 供配電技術(shù)方案設(shè)計(jì)

2.2.1 整體設(shè)計(jì)

高速公路機(jī)電工程在配電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)時(shí)，首先要做好負(fù)荷分類。 在該工程案例當(dāng)中，供配電系統(tǒng)的供電對(duì)象不僅包括沿線設(shè)備、設(shè)施，還包括各個(gè)重點(diǎn)區(qū)域的機(jī)電工程、服務(wù)系統(tǒng)，如隧道、收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)等。 在實(shí)際工程中，高速公路沿線設(shè)施、隧道機(jī)電工程需要可靠的電力以確保高速公路通信、收費(fèi)、監(jiān)控等設(shè)備正常運(yùn)行。 基于此，該案例中高速公路沿線、隧道等核心位置機(jī)電工程供配電系統(tǒng)按一級(jí)用電負(fù)荷進(jìn)行設(shè)計(jì)；而像收費(fèi)區(qū)、服務(wù)區(qū)等區(qū)域的照明設(shè)施，則按二級(jí)用電負(fù)荷進(jìn)行設(shè)計(jì)[2]。

2.2.2 供電方式

針對(duì)該案例工程特點(diǎn)，機(jī)電工程設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)決定采用集中供電方式。 考慮到服務(wù)區(qū)和收費(fèi)站這類地點(diǎn)負(fù)荷容量比較大，因此在相關(guān)區(qū)域分別設(shè)立了變電所， 以就近原則配備了單路10 kV 高壓電源，根據(jù)負(fù)荷分級(jí)及負(fù)荷分布情況，采用“單市電 + 柴油發(fā)電機(jī)+ UPS 電源”的供電方案，采用雙電源供電，兩路電源于變配電所內(nèi)低壓切換。 變電所設(shè)置一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組，作為市電的備用電源，在電源故障的狀態(tài)下，由柴油發(fā)電機(jī)組發(fā)電并由雙電源開(kāi)關(guān)自動(dòng)切換，可以持續(xù)為收費(fèi)、通訊和監(jiān)控系統(tǒng)等重要負(fù)荷供電。

另外，在該配電系統(tǒng)施工完畢之后，要對(duì)臨時(shí)用電電源進(jìn)行轉(zhuǎn)換，用永久性用電電源代替。 同時(shí)，配電所內(nèi)部要基于負(fù)荷分布狀況來(lái)設(shè)計(jì)低壓配電室，一般可以用低壓配電盤引出低壓線路，為鄰近位置監(jiān)控系統(tǒng)、通信設(shè)備供電。 對(duì)監(jiān)控機(jī)房這類場(chǎng)所，使用專用的供電線路來(lái)提供電力，確保供電的可靠性。

2.2.3 隧道部分

高速公路工程中，隧道路段具有用電設(shè)備集中、可靠性要求高等特點(diǎn)，并且需要敷設(shè)較長(zhǎng)供電線路才能滿足其用電需求。 在實(shí)際施工中，需要考慮線路電壓損失率，所以一般會(huì)使用中壓供電系統(tǒng)。 該系統(tǒng)從主變電站引入10 kV 電源，低壓開(kāi)關(guān)柜電纜采用下進(jìn)下出接線方式，低壓柜至變壓器采用電纜敷設(shè)；饋出線為下出線，電纜沿溝內(nèi)電纜支架敷設(shè)至出口，然后穿電纜保護(hù)管引至變電站，為隧道內(nèi)的通風(fēng)、消防、照明系統(tǒng)供電。 考慮到隧道環(huán)境的特殊性，需要充分保證供配電安全性[3]。 在本案例中，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)配置了自備電源和2 路外電源，主要目的就是在外電源出現(xiàn)故障時(shí)，可以隨即采用柴油發(fā)電設(shè)備進(jìn)行供電。 該系統(tǒng)以分段母線供電的方式，保證所有設(shè)備設(shè)施都擁有單獨(dú)回路；照明供電系統(tǒng)配置的是獨(dú)立電源，以避免母線電壓波動(dòng)影響照明穩(wěn)定性。 另外，所有與高、低壓電氣設(shè)備有關(guān)的金屬元件（帶電結(jié)構(gòu)除外）都應(yīng)按照有關(guān)規(guī)定，牢固有效地接零和接地，并進(jìn)行等電位連接，構(gòu)成等電位接地系統(tǒng)。

3 高速公路機(jī)電工程供配電系統(tǒng)施工技術(shù)分析

3.1 前期勘察

首先，需要由設(shè)計(jì)、施工單位聯(lián)合對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及工程圖紙進(jìn)行勘察和審核，在規(guī)定的期限內(nèi)主持召開(kāi)技術(shù)交底會(huì)議及編制施工組織計(jì)劃，確保施工方法和供配電技術(shù)類型符合實(shí)際要求。 同時(shí)還需要找出現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中存在的不利因素，及時(shí)調(diào)整施工技術(shù)實(shí)施方案或報(bào)監(jiān)管單位協(xié)調(diào)解決。

3.2 技術(shù)設(shè)備及材料管理

在施工準(zhǔn)備和實(shí)際施工過(guò)程中，需要對(duì)所有的工程材料、設(shè)施、設(shè)備、元件的質(zhì)量進(jìn)行把控，確保其能夠達(dá)到供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。 如高低壓柜、變壓器、發(fā)電機(jī)組及各類線纜等，需要對(duì)其生產(chǎn)制造商的資質(zhì)進(jìn)行全面審核，確保在工程沿線各種環(huán)境下，設(shè)備及材料的品質(zhì)都能夠保持穩(wěn)定、可靠。 在設(shè)備及材料進(jìn)場(chǎng)后，需要構(gòu)建嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕坏讬C(jī)制，確保其從入庫(kù)、出庫(kù)到實(shí)際使用都符合工藝要求[4]。

3.3 施工管理

要加強(qiáng)施工管理，確保所有環(huán)節(jié)和細(xì)節(jié)的施工質(zhì)量都達(dá)到工程設(shè)計(jì)要求。 電纜橫穿道路邊溝時(shí)，應(yīng)穿鋼管在溝底敷設(shè)；過(guò)橋處電纜沿護(hù)欄外側(cè)玻璃鋼管箱敷設(shè)； 隧道內(nèi)電纜沿洞內(nèi)電纜溝支架敷設(shè)；電纜改變敷設(shè)方式處設(shè)手孔井過(guò)渡。 如案例中隧道工程用到的通風(fēng)設(shè)備，首先需要采用電纜溝敷設(shè)法來(lái)配置合適的配電電纜，然后在風(fēng)機(jī)安裝的位置使用二次襯砌的方式來(lái)連接設(shè)備和線纜，以保證線纜和風(fēng)機(jī)之間連接的穩(wěn)定性。 同樣的，在隧道照明主電纜敷設(shè)時(shí)，也可以采用線纜溝進(jìn)行敷設(shè)，以達(dá)到保護(hù)線纜的作用；而對(duì)于分支線纜，則需要結(jié)合實(shí)際情況采用電纜橋架等敷設(shè)方式。 需要注意的是，隧道中的應(yīng)急照明供電回路要使用具備耐火性能的電纜，與之配套的其他電纜需要具備阻燃特性。 而在隧道供配電設(shè)施的施工中，需要考慮到隧道工程特殊環(huán)境，通過(guò)各種方法保證供電穩(wěn)定和安全。 如在第二段母線上要配置轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，以保證在外接電源故障停電的情況下， 發(fā)電機(jī)組可以自動(dòng)投切，維持供電。 還可以使用微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)供配電系統(tǒng)進(jìn)行繼電保護(hù)[5]。 隧道配電設(shè)施安裝單位需要與隧道工程施工單位進(jìn)行溝通和協(xié)調(diào)，提前為相關(guān)管道及設(shè)備預(yù)留安裝空間。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，機(jī)電工程供配電系統(tǒng)作為支撐高速公路運(yùn)營(yíng)管理的動(dòng)力源泉，其設(shè)計(jì)合理性、技術(shù)先進(jìn)性、質(zhì)量可靠性都至關(guān)重要。 要求相關(guān)工程設(shè)計(jì)人員對(duì)工程實(shí)際情況進(jìn)行全面考察，基于現(xiàn)代技術(shù)理念進(jìn)行科學(xué)化設(shè)計(jì)，并在施工勘察、材料管理、施工管理等方面做到專業(yè)、可靠，才能保質(zhì)保速地順利完成建設(shè)任務(wù)，為高速公路的安全、高效運(yùn)營(yíng)提供不可或缺的支持與保障。