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【摘要】隨著我國的城市的高速發展，高效而快速的通行需求越發重要。城市各類主干道中的隧道工程優勢明顯，方便人們出行的同時，帶動了當地區域經濟的發展。但便利的同時也時常伴隨著各類安全隱患，因此對市政隧道工程設計內容中涉及的供電、消防以及交通安全設施等可靠性和穩定性關注度逐漸提高。我國的市政隧道工程仍處于高速發展中，供配電系統的安全與可靠運行是關鍵，因此在隧道工程設計時要充分考慮其負荷等級、負荷容量及相關設計內容，確保工程完工時的整體質量能夠達到標準。本文從市政隧道工程供配電系統的自身特點并結合相關規范入手分析，探討電氣系統設計存在的問題和解決辦法。
1引言
對市政隧道工程來說，供配電系統是整個工程后期使用和安全防范不可或缺的部分。在具體設計和建設中，各類安全設施的供電均需高可靠性的設計和嚴格、規范的施工質量，因此，隧道工程中供配電系統對工程建造的意義重大。
2市政隧道工程供配電系統的特點
2.1較高的供電可靠性
在市政隧道工程中，供配電系統與其他工程不同，較為復雜，需要保證供電系統的可靠性、穩定性及安全性。如果在運行過程中出現問題，對人們的生命安全和公共財產都會造成較大損失。市政隧道工程為城市重要密集性交通通道設施，根據相關設計規范及行業標準，部分配電系統需按一、二級負荷進行設計。除了采用2路不應同時受到損壞的雙重電源供電外，還可以設置其他電源作為備用，比如柴油發電機組、直流蓄電池組等，以此來保證供電過程的可靠性[1]。
2.2系統運行設備多
市政隧道工程多數為規模大、環境復雜的建設，在實際設計過程中所涵蓋的設備較多、系統較復雜，例如各類通風、消防、排水、交安設施、照明設施等。
2.3嚴格的質量控制
由于各類設備和系統多，運行環境的苛刻，出現安全隱患的幾率相應增加，因此，整個供配電系統設計和設備選型時需選用性能穩定、可靠性高、耐用性強及環境適應性強的設備。以此來增強系統的可靠性和穩定性的，降低設備在后期運行過程中出現問題的概率，確保滿足隧道工程的實際需求。
3市政隧道工程供配電系統的電氣設計
3.1主供電源和備用電源的選擇
為保證供電系統的高可靠性，在系統外部主供電源的選擇時，應盡可能選擇2路引自上級不同區域變電站的10kV電源作為主供電源，以保證2路電源不會同時受到損壞；同時，根據工程實際和投資，可選擇備用柴油發電機作為備用電源[2]。
3.2合理設計系統的形式
根據工程規模、負荷容量及設備，合理選擇供配電系統的形式，如雙變壓器+單母線分段+備用柴油發電機系統等。涉及安全系統的供電設計，如消防系統、火災報警系統及交通安全系統的供電設計，設計時應充分考慮其可靠性高及安全性，在系統回路供電時采用雙回路供電，并在系統末端設置雙電源自動切換裝置，保證系統的供電可靠性。同時，在合理的供電半徑、線路壓降損失范圍和線路保護靈敏度滿足規范要求的前提下，采用放射式線路直供模式，減少系統配電級數，降低系統故障因素，提高可靠性。
3.3合理設置應急電源隧道工程需防患于未然，在突發情況來臨時有足夠的應急電源應對，避免消防方面、應急照明、交安設施等設備在突發情況時無法使用。常用的應急電源主要有柴油發電機組、EPS應急電源、在線式UPS系統以及自帶蓄電池的應急照明燈具等。根據不同系統不同負載的類型，合理選擇備用電源[3]。如應急照明系統可選用集中式EPS應急電源供電；主要消防泵類、風機類可選用柴油發電機作為備用電源；交安設施及管理用房內的各類電子通信設備、監控設備等可采用在線式浮充電的UPS供電。
3.4合理設置變壓器的臺數及容量
市政隧道工程的規模、長短不同，總負荷計算也不盡相同。根據各類負荷的計算，合理選擇變壓器容量和變壓器臺數，對系統供電可靠性及穩定性至關重要。如變壓器容量選取的負荷計算應分常規負荷、一級負荷、二級負荷，其中消防負荷不計入常規負荷計算中，但消防負荷及其他一二級負荷應作為變壓器選擇的重要依據和要求。在進行相關負荷計算后，綜合考慮變壓器的經濟負載率等因素，合理選擇變壓器的數量和容量。
3.5系統中的各類保護設計
對整個供配電系統來說，各類保護裝置必不可少，完備的保護裝置能夠確保電力系統安全穩定運行。對核心變配電系統，10kV系統合理設置機電保護裝置，選擇真空短路或負荷開關與熔斷器組合的保護模式；合理選擇低壓系統，如TN-S、TN-C-S等。設計時需根據負載性質和重要性的不同，合理配置和選擇該配電回路的保護性元器件及元器件的特性。同時在系統設計時，充分實現遠程化、無人化及自動化的要求，為后期系統智能化預留相關接口及信號接點[4]。
3.6設計供電線路
在之前的市政隧道工程電氣線路敷設中，各類強電線纜的敷設采用緊貼隧道一側懸掛在隧道壁上，處于較高位置的電纜或者穿過墻體的電纜，由于防腐措施、保護不到位，導致線路損壞或短路，也有因剮蹭、擠壓等問題造成的供電線路故障。在現有工程設計中，一方面可采用電纜保護套加強防腐保護，在電纜搭接處做好防腐保護，同時盡量將線路設計在利于防腐檢查的地方，降低施工人員檢查設備的難度；另一方面考慮交通運輸問題，結合實際情況，確定適宜的線路鋪設方案，避免線路在隧道運行過程中的損害。
4市政隧道工程中供配電案例分析
4.1仁新高速公路青云山市政隧道供電方案
青云口隧道全長約6km，覆蓋韶關市和河源市兩個城市，隧道內耗電量大，若停電，會產生嚴重后果和經濟損失。如果供配電電源線發生故障，應該適時連接其他電源線。該項目屬于京云山隧道段隧道群，遠離周邊能源資源，為優化資源利用，應先建35kV變電站，建成后，將建設慶云山隧道、李東隧道和平山隧道，除了周邊站點的臨時供電用能負荷和工程竣工后的永久用能負荷外，還節約了能源。
4.2設計圖解及優化過程
青云山隧道入口在韶關市文源縣，隧道出口在河源市連平縣。在初步設計中，該市的電力公司建議不要使用跨區域電力供應，青云山隧道位于深山上，超出了周圍10kV電力線的范圍。因此，在京云山隧道山下端建設一座35kV變電站，電力來自天心110kV翁源變電站，坪山、立東隧道10kV電力來自新建變電站，35kV變電站、110kV連平變電站、井頭隧道、石子旗隧道、東新隧道、龍街停車場由新建變電站10kV供電。評估專家一致認為，這兩個新建的35kV變電站連接成本高且昂貴，應該在下一個設計階段優化生產線的設計?？梢越Y合道路的整個建設周期，適當考慮建設能力和持續運營能力的結合。針對專家對項目預評估的建議，培訓部組織了能源規劃單位，在建筑圖紙設計階段，與大關電力辦和仁品電力辦進行聯絡協調，開展遠程協助和現場勘察，并得出結論。
4.3方案分析
隧道能源概念一直是技術規劃的核心，電路的選擇還必須從設計的復雜性、電源的可靠性、設計的成本和負載能力四個方面來考慮。初步供電規劃預計：為給京云山隧道等供電點供電，將在韶光和河源建設兩座變電站，各建10kV線路。這種供電方式的優點是供電可靠，但施工復雜，造價高，兩市之間工程復雜，存在一些安全隱患。但是工程能夠有效解決市政隧道工程的供配電問題，提高隧道運行的安全性。5結語綜上所述，市政隧道工程中的供配電系統是隧道運行安全穩定的重要保證，也是基本前提，在面對突發緊急情況時起到至關重要的作用。在對市政隧道工程供配電系統的設計過程中，必須要重視建設的安全性、可靠性及穩定性。確保使用設備的穩定性，結合經濟實用等方面綜合考量。此外，設計過程中還要加入新技術與改進方案，提高供配電系統的實用性，促進市政隧道工程供配電系統設計的與時俱進。
參考文獻
[1]陳光勇，張欣欣.公路隧道無級調光技術下照明配電回路設置及控制方案[J].中國交通信息化，2020(S1):172-174.
[2]黃正榮，魏佳北，李阿雷，張新斌.高速公路隧道照明及供配電節能的思考[J].工程技術研究，2020，5(12):213-214.
[3]盧毅，王藝新，蔡蕾.集中式隧道照明直流配電技術研究[J].公路交通科技(應用技術版)，2020，16(3):303-306.
[4]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.
作者：陳剛 單位：中國市政工程西南設計研究總院有限公司
