市政隧道工程中供配电系统特点及电气设计

齐航、杨秦飞

（郑州工商学院，河南郑州451400）

0 引言

随着社会经济的快速发展，我国交通建设事业也取得较大的进步。在以往的交通建设中，一些特殊区域如山地、沟壑等地形，无法直接修建公路，需要长距离绕行，造成很大的不便。而通过市政隧道工程的建设，能够一定程度缩短通行距离。在市政隧道工程中，供配电系统的作用十分重要，对于隧道运行的安全性也有很大的影响。由于市政隧道工程中供配电系统更为复杂、特殊，所以必须做好科学的电气设计，以确保安全性。

1 市政隧道工程中供配电系统的基本概述

当前市政隧道工程中主要使用10kV 左右的供配电变电站，能对隧道供电需求加以满足。不过，由于容易受到各类因素的干扰，导致供配电系统可能发生电压不稳的问题。例如，白天设备运行数量多，电压相对较低，而晚间设备运行数量减少，电压就会升高。由于长时间电压不稳定，隧道内照明灯等设备也容易出现问题。例如在电压较低的情况下，容易引起触发器误操作；在低电压较高的情况下，能源损耗会有所增加[1]。因此无论电压过高或过低，对于隧道内部用电设备都有不利影响，对其正常运转及使用寿命都会造成影响。因此，在市政隧道工程中，供配电系统非常重要，应当对其进行合理的优化设计，使电力系统运行质量得到提升。不过，隧道工程中的供配电系统相对复杂，对于具体的设计有着较高的要求，其自身也具有很多明显的特点。

2 市政隧道工程中供配电系统的主要特点

市政隧道工程中的供配电系统，不同于其他普通的供配电系统，具有一些独特的特点。例如，其对安全性、可靠性有着更高的要求。作为市政隧道中的重要组成部分，供配电系统必须保证更高的安全性，一旦发生故障问题，由于隧道内部空间狭小、过于封闭，在引发火灾的情况下，将会对设备和人员造成更大的威胁。所以必须重视火灾预防工作，保证供配电系统符合相关的技术及安全标准，最大限度减少故障发生[2]。另外，市政隧道工程通常规模较大、长度较长，施工过程中也需要使用很多电力设备。基于此在具体设计当中，要考虑到工程项目实际需求，确保设备选择合适。同时，要开展好电力设备质量检测工作，不要应用不合格的设备，造成供配电系统安全受到影响。在市政隧道工程供配电系统设计中，对于系统实际应用需求必须充分考虑，将相关的配套设施加以完善，保证项目整体协调发展，确保供配电系统的安全运行。

3 市政隧道工程中供配电系统的电气设计

3.1 变压器容量设计

在市政隧道工程中，供配电系统应用的用电设备数量较多，其中变压器十分重要。在具体设计当中，应当严格控制变压器的实际容量，进而为供配电系统运行的稳定性、安全性提供保障。需要根据工程实际情况，合理选择变压器容量设计。例如，可以参考隧道变电所的总负荷参数水平，对变压器合理容量标准进行设计。利用两台相同容量的变压器，对总负荷进行平摊，这样能够确保在一台变压器出现故障的情况下，另一台变压器仍能够正常运行，承担相应的负荷，避免对供电稳定性造成影响[3]。

3.2 电源末端切换设计

在市政隧道工程的供配电系统建设中，需要考虑到防火方面的需求。其最基本要求是火灾隐患的及时发现，并在最短时间内扑灭。其中火灾报警系统、消防设施系统的设计最为重要。具体的电气设计中，使用双电源末端切换的方式，能使防火系统运行安全性得到确保。在相关的设计规范上，尽管没有做出具体规定，不过考虑到实际情况仍然应当采取该项设计措施。虽然这种设计方式也有一定的弊端，例如会促使低压柜回路，电缆使用数量增多，供电面积提升，工程成本升高，且由于隧道内部环境比较特殊，末端切换箱容易发生腐蚀损坏，使用功能降低的问题[4]。但是应用该设计方式后，如果某一路电缆出现故障，仍然能有备用的电缆持续维持供电，使供电的稳定性得到保障。在实际建设当中，市政隧道工程都采用并列铺设电缆的模式，如果某条电缆出现机械破坏，其他部分也可能受到影响。而在每条电缆上安装短路保护装置，就能有效减少过流损坏的问题。另外，还可采取铠装电缆的方式，能够预防老鼠等灾害。

3.3 供电线路改造设计

在市政隧道当中，一般电缆是在隧道的位置上悬挂布设，与隧道一侧紧贴，因此比较容易发生腐蚀的情况。部分电缆布设位置相对较高，还有些电缆需要穿越墙体，相应的防腐措施可能不及时、不到位，存在防腐操作的盲区，因此导致很多工程中电缆防腐措施的实效性低于70%。针对此类情况，在供电线路改造设计中，可以选择使用MYJV22-6、10 型交联聚乙烯内钢带铠装聚氯乙烯护套电缆。此类电缆对于腐蚀问题能够有效解决，减少和预防电缆钢丝受到腐蚀的情况。另外，还能够随时对腐蚀状态进行检查，为相关工作的开展提供便利[5]。

3.4 变压器保护装置设计

市政隧道工程中的供配电系统中，为确保电力系统的安全、稳定运行，就需要使用相应的保护装置。在变压器运行中，一般以断路器作为变压器保护装置，而较少使用负荷开关和熔断器相结合的方式。不过相关研究显示，负荷开关加熔断器的方式具有更大优势，在市政隧道工程中实用性也更强。主要是因为在实际用电当中，经常会发生利用开关切换负荷的情况，但较少出现短路保护发生的情况。所以，在变压器保护装置设计中，使用负荷开关加熔断器的模式，利用负荷开关对负荷切换加以控制，同时通过断路器实现断路保护。限流熔断器的保护动作可在10ms 内完成，应用效果及发展前景都比较理想[6]。在某些城市中对此也做出相关的规定，如规定单台变压器最大容量不超过1600kVA 的情况下，应使用负荷开关加熔断器的方式作为保护措施。如果单台变压器容量超过1600kVA，则可以使用断路器提供保护。在公路隧道中，保护方案的设计应当考虑到具体规范及实际情况。以10kV 供电系统设计规范的要求为准，如果配电变压器容量在500kVA 以下，应使用高压熔断器提供保护；如果配电变压器容量在500kVA 以上，应使用高压断路器提供保护。

3.5 电缆连接器改造设计

在市政隧道中，很多供电线路故障的发生，都与其在隧道内受到挤压或剐蹭有关。而在实际运行当中，由于连接器密封不合格，可能发生渗漏的情况。另外，过去应用电缆连接线的连接工艺相对复杂，连接器自身体积比较大，因而在市政隧道工程内安装难度较大，容易受到挤压而发生损坏。对此，可以设计使用高压连接器，能够较大程度上简化连接工艺，并且缩小整体体积更节省空间。通过对电缆连接器的改造设计，减少连接器故障引发的高压停电问题，使供配电系统运行稳定性更高。

3.6 低压断路器失压脱扣器设计

市政隧道工程中的供电安全非常重要，在供配电系统设计当中，可以应用低压断路器失压脱扣器的附件。这样一来如果出现异常情况，能够将一些相对不重要的负荷减去，降低整体供电压力，进而维持重要负荷的稳定供电。但在失压脱扣器附件的具体应用当中，尚未形成完全自动化的状态，仍有部分环节需要依靠人工操作，应用比较烦琐[7]。另外，失压脱扣器的运行状态为长期带电运行，会造成电能的浪费，还会发出较大的噪音。此外，失压脱扣器对隧道环境还有很高的要求，如果电网电压升高或隧道环境比较潮湿，都可能造成失压脱扣器烧坏的情况。因此，在具体设计中，可以将重要负荷与非重要负荷分别在不同母线上搭载。这样如果突然发生失电的情况，可以将非重要负荷母线总进线断路器跳开，改由应急电源负责重要负荷的供电。

4 结语

市政隧道工程是城市交通建设发展中的一个重要部分，对于改善交通状况、提高交通运行效率都有重要的价值。供配电系统是市政隧道工程中的重要部分，其与普通的供配电系统相比，具有相对独特的特点。由于隧道内部情况更为复杂，因此对供配电系统应开展更为科学的电气设计，确保系统安全、稳定的运行，避免发生安全事故。