维普资讯 http://www.cqvip.com 真武山隧道供配电设计 刘相华 （重庆 通科研设计院重庆４０００６７） 摘 要 本文结合渝黔高速公路真武山１号、２号隧道的供配电设计，讨论了高等级公路隧道供 配电系统，变电所电力监控，接地及电缆敷设等方面的内容与设计方法。 关键词 公路隧道供配电变电所接地 电缆敷设 １ 工程概况 真武山１号、２号隧道位于国道主干线重庆一湛江公路重庆童家院子至界石段，设计车速 ８０ｋｍ／ｈ，均为双洞三车道单向行车。真武山１号隧道左洞长９２７ｍ，右洞长９４１．３ｍ；真武山２ 号隧道左洞长２０３６ｍ，右洞长１９９２．７ｍ。真武山１号、２号隧道间距为２００ｍ。 ２供配电系统 高等级公路隧道供配电系统设计必须执行国家的技术经济，符合国家标准及ＣＩＥ国 际标准，做到保障人身安全、供电可靠、电能质量合格、技术先进及经济合理。 ２．１主要供电对象 ａ．隧道照明、路灯照明和房屋照明； ｂ．射流风机； ｃ．水泵和维修设备； ｄ．监控设备。 ２．２隧道用电设备分布 分布在隧道内及洞口附近的用电设备见表１。 表１隧道用电设备分布表 序号 隧道名称 长度 照明灯具 射流风机 水泵 监控设备 （ｍ） （盏） （台） （台） （套） １ 真武山１号隧道左线 ９２７ ５４５ Ｚ 真武山１号隧道右线 ９４１．３ ５５９ ４ １ ３ 真武山２号隧道左线 ２０３６ ８２５ ２０ ４ 真武山２号隧道右线 １９９２．７ ８４４ ８ ２ ５ 合计 ５８９７ ２７７３ ３２ ２ １ 注：１．表中的监控设备包括火灾探测器，ｃｏ／ｖＩ检测器，摄像机，信号灯，主控系统及辅助设备等。 ２．各变电所内用电设备未列入。 ２．５负荷等级划分及供电要求 根据《公路隧道设计规范》中的规定及要求，隧道通风、照明、监控、信号及通信等重要电力 ・３９・ 维普资讯 http://www.cqvip.com 负荷为一级负荷，应由两路电源供电，同时还应设置的备用电源和应急电源。 ２．４高压变配电系统 真武山隧道共设置两座１ｏ／ｏ．４ｋＶ变电所，称为真武山隧道１号、２号变电所。１号变电所 由南岸黄角桠方向引入一路１０ｋＶ电源，２号变电所由界石方向引入一路１０ｋＶ电源。为保证 变电所供电可靠性，１号和２号变电所之间采用１０ｋＶ线路联络。 ２．５低压配电系统 低压配电采用３８０／２２０Ｖ ５０Ｈｚ变压器中性点直接接地系统。隧道内通风、照明、监控、维 护及事故用电设置单独回路。 ａ．隧道照明划分成若干个三相四线回路，入口照明分四级，出口照明分二级，基本照明分 白天和夜间二级。由隧道中控室通过远动装置或在变电所人工控制。为了提高供电可靠性，照 明回路分别由两段低压母线供给。 ｂ．３８０Ｖ射流风机，采用放射式配电方式，通过远动装置或在变电所人工控制。 ２．６静态交流不停电电源（ＵＰＳ）系统 ａ．按《公路隧道和地道照明指南》（ＣＩＥ）规定，在断电时应设置应急照明，且亮度至少为基 本照明的十分之一。这是为了尽可能减少驾驶人员在突然停电时，出于本能反应而急刹车，造 成后面车辆的碰撞或当洞内发生事故时保证事故处理工作的进行。 我国的《公路隧道设计规范＞＞（ＪＴＪＯ２６—９０）规定，“设置通风、照明的高速公路、一级公路隧 道，应设的备用电源。”当用蓄电池作为应急照明电源时，电光源不能选择高压钠灯等气体 放电灯，只能选用在关电后能够瞬时点亮的白炽灯或卤钨灯。这些灯的发光效率低，使用寿命 短，不宜作为公路隧道照明电光源。当用备用柴油发电机作应急电源时，即使采用快起动设备， 也需要几秒以上的时间才能正常供电，仍然会出现短时洞内一片黑暗。 ｂ．隧道的计算机营运管理系统及信号、通信等设备要求可靠电源供电。 基于以上原因，在真武山１号、２号变电所内，各设置有旁路的单台ＵＰＳ电源，输出３８０／ ２２ＯＶ、５０Ｈｚ的交流电。一路向应急照明、人行横洞照明供电，另一路向监控、检测、信号等设备 供电。 ２．７接地系统 配电装置的工作接地和保护接地共用一个接地系统，采用ＴＮ—Ｓ系统。从两座变电所分别 引出两根一４Ｏ×４接地扁钢，并各自与洞内接地干线可靠连接。在隧道洞口外设置重复接地系 统，接地电阻不大于４１２。洞内外所有接地线均需可靠连接，以保证隧道内用电设备不带电的金 属外壳、金属构件可靠接地。 隧道变电所设计 ５．１所址选择 公路隧道的主要负荷分布在洞内，因此变电所位置宜选择在洞口附近，并尽量靠近洞口。 所址选择时，还要考虑搬运设备的通道，便于进出线，不影响洞门美观，并尽量减少隧道排出烟 气的污染。真武山１号变电所设在１号、２号隧道之间，对１号隧道内全部用电设备和２号隧 道一半长度内的用电设备进行供电；真武山２号变电所设在２号隧道右线界石端洞口附近，对 ２号隧道一半长度内的用电设备、隧道管理所和服务工区的用电设备进行供电。 ５．２电气主接线 ・４Ｏ’ 维普资讯 http://www.cqvip.com １０ｋＶ和０．４ｋＶ母线均采用单母线经断路器分段的接线。当两路电源同时供电时，母联断 路器断开；当一路电源失电时，母联断路器闭合，由一路电源供给全部负荷。 ５．５电器设备选择 ａ．高、低压配电装置 １０ｋＶ配电装置采用金属封闭环网开关柜，０．４ｋＶ配电装置采用ＧＣＫ２抽出式开关柜。高 压进线断路器采用真空断路器，弹簧操动机构。 ｂ．电力变压器 单台变压器容量按正常情况下两台变压器同时运行，各带一半负荷；当一台变压器退出运 行后，能带全部负荷选择。经计算真武山隧道变电所变压器选择如下：１号变电所设置３台Ｓ９— ５００，１台Ｓ９—４００变压器，２号变电所设置４台Ｓ９—４００变压器。 ３．４继电保护与自动装置 因变电所１０ｋＶ系统采用的是环网柜配置，无复杂的继电保护装置，０．４ｋＶ采用自动开关 和熔断器保护，高、低压系统构成简单，可由设在２号变电所的电力监控系统进行监控和统一 管理。 ５．５无功功率补偿 ａ．在各变电所的每段０．４ｋＶ母线上设置１套０．４ｋＶ并联电容器自动补偿装置，补偿后的 功率因数达到０．９以上； ｂ．在每盏高压钠灯灯具内，装设电容器，使功率因数达到０．９。 ５．６防雷与接地 ａ．１０ｋＶ架空线引入（出）端及变电所每段母线上设避雷器保护。 ｂ．电气装置的工作接地和保护接地共用１个接地系统，接地电阻不大于４ｆｌ。 ５．７，变电所电力监控系统 真武山隧道１号变电所位于１号、２号隧道之间，环境条件恶劣，不宜现场值班人员长期 在内工作，故该变电所采用无人值守，由设在真武山隧道２号变电所值班室内的电力监控中心 进行远方监控。 以计算机为中心的电力监控系统将检测到的信息通过远程通信实时传送到控制中心，中 心计算机将收集到的信息加工处理，把精确完整的参数存入数据库。当参数超出正常范围时， 监控中心发出声光报警信号，自动显示报警原因和事故状态。控制人员将根据具体情况发出控 制指令，经光纤传输到各被控设备的控制器进行实时控制。 该系统采用高可靠的ＣＡＮ现场总线网络和符合国际标准的ＩＥ（８７０—５—１０５）通讯规约，可 动态挂接多种通讯规约，有多种网络接口和规约转换，可与其它厂家在网上互联或通讯。 ４电缆敷设 ４．１电缆类型 在隧道内敷设的一般照明主电缆及其分支电缆采用阻燃型，应急照明主电缆及其分支电 缆采用耐火型；风机电缆采用铠装电缆，由洞内电缆沟经隧道二次衬砌内的预埋钢管至风机段 电缆，采用耐火型。 ４．２电缆敷设 照明主电缆和分支电缆沿安装在隧道两侧壁上方的电缆桥架敷设；射流风机回路电缆沿 ・４１・ 维普资讯 http://www.cqvip.com 隧道侧壁检修通道下面电缆沟中的电缆支架敷设。 ５结束语 供配电系统是隧道机电工程的关键系统，该系统的运行好坏直接关系到整座隧道能否正 常营运。真武山隧道供配电系统设计已经通过专家评审，同时也得到了供电部门的批准，现正 处于紧张的施工阶段。 参考文献 公路隧道设计规范（ＪＴＪ ０２６—９０）．北京，人民交通出版社，１９９０ 马俊峰．高速公路供配电系统．公路交通科技，２０００．４ 公路隧道通风照明设计规范（ＪＴＪ ０２６．１－１９９９）．北京，人民交通出版社，２０００ 建筑电气设计手册．北京，中国建筑工业出版社 ・４２・
