摘要：公路隧道是有較大車流量的地方，其消防安全不容忽視。在公路隧道供配電設(shè)計(jì)過程中，要根據(jù)施工規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合消防類負(fù)荷的供配電的實(shí)際情況，選用合理的設(shè)計(jì)方案，保障公路隧道中消防類設(shè)備的用電安全可靠，避免在意外情況下，消防系統(tǒng)斷電或者用電故障等問題，從而為公路隧道的安全使用提供安全的消防防護(hù)。

關(guān)鍵詞：公路隧道；消防負(fù)荷；供配電；方案設(shè)計(jì)；配電線路；二級負(fù)荷 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：U453 文章編號：1009-2374（2017）11-0190-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.11.096

公路隧道是在山體下面或者地表下層的重要交通道路，由于其位置的特殊性，因此在施工建設(shè)過程中，對供配電的要求標(biāo)準(zhǔn)也越來越高。隨著公路隧道內(nèi)各種功能的不斷完善，其涉及到的電氣部分內(nèi)容也變得復(fù)雜多樣。考慮到公路隧道的消防安全問題，一般公路隧道內(nèi)部都使用消防設(shè)備。消防設(shè)備的正常使用，需要一套設(shè)計(jì)合理運(yùn)行平穩(wěn)的供配電系統(tǒng)?；诖?，在本文的研究過程中，對公路隧道供配電設(shè)計(jì)中的消防類負(fù)荷的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行深入研究，提出了一些合理的解決方案和措施，希望可以對提升公路隧道消防類負(fù)荷的安全用電，起到一定的參考借鑒作用。

1 公路隧道中的消防類負(fù)荷

公路隧道中的消防類負(fù)荷較多，如應(yīng)急照明、排煙風(fēng)機(jī)、消防管道電伴熱帶、消防補(bǔ)水水泵、車型橫洞防火卷簾、火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)、緊急電話與廣播、交通監(jiān)控系統(tǒng)等。其中除了消防管道電伴熱帶屬于一級負(fù)荷，消防補(bǔ)水泵屬于二級負(fù)荷，其他都屬于一級負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷。

2 各級負(fù)荷的供電要求

根據(jù)用電設(shè)計(jì)施工規(guī)范，對消防類電源的要求標(biāo)準(zhǔn)，不同級別的負(fù)荷供電如下面幾種：具體負(fù)荷分級需要根據(jù)《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》《火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范第二冊交通工程及附屬設(shè)施》等確定。

2.1 一級負(fù)荷設(shè)備的供配電做法

隧道一級負(fù)荷應(yīng)采用雙電源供電模式，當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源應(yīng)不至于同時(shí)受到損壞。一級負(fù)荷容量不大時(shí)應(yīng)優(yōu)先采用從鄰近的電力系統(tǒng)取得第二低壓電源，亦可采用應(yīng)急發(fā)電機(jī)組作為備用電源。對于隧道一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷，除上述兩個(gè)電源外，還必須設(shè)置不間斷電源裝置，作為應(yīng)急電源，并嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。

2.2 二級負(fù)荷的供電系統(tǒng)

二級負(fù)荷類消防設(shè)備，宜由兩回線路供電。在負(fù)荷較小或地區(qū)供電條件困難時(shí)，二級負(fù)荷可由一回6kV及以上專用的架空線路或電纜供電。當(dāng)采用架空線時(shí)，可為一回架空線供電；當(dāng)采用電纜線路時(shí)，應(yīng)采用兩根電纜組成的線路供電，其每根電纜應(yīng)能承受100%的二級負(fù)荷。

3 備用電源和應(yīng)急電源的設(shè)計(jì)

第一，有一級負(fù)荷的變電站，在供配電方案設(shè)計(jì)時(shí)，必須要使用雙電源，使用的雙電源最好是直接從電網(wǎng)獲取，如果在電網(wǎng)中只可以獲得一路市電，則另一路可以使用柴油發(fā)電機(jī)滿足。

第二，針對一級負(fù)荷中的重要負(fù)荷，在供配電設(shè)計(jì)方案時(shí)，要在負(fù)荷前短設(shè)置UPS或者EPS。

第三，在實(shí)際公路隧道中，對于消防類負(fù)荷的供配電設(shè)計(jì)，要遵從如下三個(gè)方面的設(shè)計(jì)細(xì)則：（1）對于500m以下的隧道，可以不用設(shè)置應(yīng)急照明，如果沒有隧道監(jiān)控、電光標(biāo)志等負(fù)荷，就說明沒有一級負(fù)荷的供電需求，在這種情況下，無需配備柴油發(fā)電機(jī)；（2）如果是公路隧道內(nèi)部有排煙風(fēng)機(jī)、消防加壓水泵、應(yīng)急照明、火災(zāi)報(bào)警、隧道監(jiān)控等任意一項(xiàng)設(shè)備，則說明隧道內(nèi)的變電站需要兩路電源。對于消防補(bǔ)水泵，在實(shí)際隧道中，要靈活掌握其用電情況，設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)；（3）公路隧道內(nèi)的應(yīng)急照明、電光標(biāo)志、火災(zāi)報(bào)警、隧道監(jiān)控等一級負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷，在設(shè)計(jì)供配電方案時(shí)一定要設(shè)置應(yīng)急電源。應(yīng)急電源的方式主要是EPS和UPS兩種。

其中，應(yīng)急電源在設(shè)置時(shí)，要遵循如下設(shè)置原則：公路隧道內(nèi)的應(yīng)急照明應(yīng)該優(yōu)先采用EPS作為其應(yīng)急電源，在出現(xiàn)意外情況時(shí)，進(jìn)行電源切換，時(shí)間不能超過3ms操作的電源，只可使用UPS作為電源，另外，還可以從電壓互感器進(jìn)行引電。對于那些要求不能中斷的供電要求，例如監(jiān)控、通信的負(fù)荷用電，需要使用UPS作為其應(yīng)急電源。

4 EPS與UPS設(shè)置的區(qū)別

公路隧道中的電源設(shè)置，需要根據(jù)其不同的特點(diǎn)，進(jìn)行合理分析，并做好其各自供電負(fù)荷的設(shè)置。UPS是一種不間斷供電，而EPS是一種非在線式電源，不過這種電源允許有一定的切換時(shí)間。這兩種電源方式都能作為應(yīng)急電源使用，不過在具體使用方面還是存在一定區(qū)別的。

對于隧道的應(yīng)急照明來說，更加適合的就是EPS，根據(jù)相關(guān)規(guī)定，對于隧道中的應(yīng)急照明中斷時(shí)間，不可以超過3s。在這種情況下，為了使得隧道內(nèi)的各種燈光不熄滅，對于電源切換時(shí)間的要求控制在3～5ms。

如果公路隧道中的用電負(fù)荷不允許中斷供電或者對中斷供電時(shí)間的要求控制在毫秒級別時(shí)，就需要使用在線式的UPS供電。如果是需要保護(hù)電壓的，根據(jù)有關(guān)供電要求，就需要使用互感器作為操作電源，并且要使用UPS作為分閘操作電源。不過一般情況下，使用UPS也可以作為合、分閘操作電源。

5 配電方式

5.1 樹干式配電方式

公路隧道中的消防負(fù)荷供配電方式，需要根據(jù)防火分區(qū)的劃分，對配電系統(tǒng)進(jìn)行合理的規(guī)劃。

5.2 放射式配電方式

對于公路隧道中集中或大容量的消防負(fù)荷，如消防水泵，因?yàn)檫@些消防設(shè)備對于公路隧道中的火災(zāi)消防是非常重要的，因此需要使用變電所進(jìn)行放射式配電。不過，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，容易出現(xiàn)的問題就是，消防設(shè)備位置比較分散，單獨(dú)或者幾個(gè)消防設(shè)備的用電負(fù)荷也相對較小。在這種情況下，如果其配電線路均是從變電所單獨(dú)引出并接入每一個(gè)消防設(shè)備上，這就會導(dǎo)致變電所的低壓柜引出很多小電流回路。而過多的小電流回路就會給斷路器的分?jǐn)嗄芰σ约皩?dǎo)體的動、熱穩(wěn)定帶來一定的不利影響。為了盡量避免上述情況，在實(shí)際規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，常用的替代方法就是增加一個(gè)一級配電線路，通過增加一根一級配電線路，也就是直接從變電所內(nèi)部不同的母線段上，都引出一條專用的消防回路，然后在公路隧道內(nèi)部選擇合適的位置，配置所需要的配電柜。通過配電柜的放射式或者樹干式配電末端，將電流輸送至配電箱。這種方式能夠有效避免出現(xiàn)較多的小電流回路，同時(shí)可以滿足專用供電回路的要求。

6 公路隧道消防類配電線路保護(hù)及設(shè)備保護(hù)

6.1 線路保護(hù)

在隧道兩側(cè)的電纜溝中埋設(shè)，一旦出現(xiàn)故障問題，維修難度較大，因此一定要做好消防類配電線路的保護(hù)工作。根據(jù)消防類負(fù)荷的用電需求標(biāo)準(zhǔn)，消防類配電回路是需要持續(xù)不間斷進(jìn)行供電的，這樣才能在發(fā)生火災(zāi)或者其他意外事故的情況下實(shí)現(xiàn)快速滅火。基于這種情況，消防配電線路的保護(hù)，要重點(diǎn)做好連續(xù)供電的檢查和維護(hù)工作，確保消防配電線路安全無故障的持續(xù)進(jìn)行供電，以應(yīng)對可能隨時(shí)出現(xiàn)的火災(zāi)。消防時(shí)消防配電線路過負(fù)荷與否都得連續(xù)供電，消防設(shè)備連續(xù)運(yùn)行高于設(shè)備本身安全的要求，此時(shí)報(bào)警的作用及意義不是很大，配電線路過負(fù)荷報(bào)警裝置的一個(gè)重要作用在于平時(shí)設(shè)備檢查或設(shè)備試運(yùn)行時(shí)，有過負(fù)荷報(bào)警信號可及時(shí)檢查故障?？梢詮南镭?fù)荷采用耐火電纜考慮，并在電纜溝內(nèi)做防火封堵。

6.2 設(shè)備保護(hù)

配電線路中使用的一些設(shè)備，也會對線路能否持續(xù)進(jìn)行供電造成影響。所以要確保每一個(gè)設(shè)備得到合理有效的保護(hù)，具體來說，常見的設(shè)備保護(hù)，主要是在如下三個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行：（1）在配電回路出線開關(guān)上，要使用具有過載報(bào)警功能的斷路器，這種斷路器可以在線路負(fù)荷超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的情況下，自動發(fā)出報(bào)警，讓設(shè)備檢修維護(hù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)，避免發(fā)生意外事故；（2）在配電箱上要標(biāo)記清楚消防標(biāo)識，公路隧道不同于地面上，其很多時(shí)候光線并不是太好，如果沒有清楚明確的消防標(biāo)識，可能工作人員無法準(zhǔn)確判斷；（3）對于那些沒有無備用的機(jī)組消防用電設(shè)備，需要對其設(shè)計(jì)過載保護(hù)，這種過載保護(hù)能夠使得無備用的消防設(shè)備避免因出現(xiàn)短路或者其他故障，而導(dǎo)致消防設(shè)備機(jī)組的兩路電源都不能使用。如果備用機(jī)組，不設(shè)置必要的過載保護(hù)裝置或者過載保護(hù)裝置僅僅是作為一種保護(hù)信號，在出現(xiàn)意外情況時(shí)，能夠盡量延長用于消防設(shè)備供電的設(shè)備運(yùn)行時(shí)間，以保證消防設(shè)備能夠在較短的時(shí)間內(nèi)撲滅大火。從這個(gè)角度來看，在對有備用的消防設(shè)備機(jī)組進(jìn)行保護(hù)時(shí)，其裝置的保護(hù)設(shè)備應(yīng)主要是通過跳閘進(jìn)行保護(hù)。過載報(bào)警的信號要直接接入公路隧道的地面相關(guān)值班保衛(wèi)人員工作場所。

7 消防配電電線、電纜的選擇

（1）火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)保護(hù)對象分級為特級的建筑物，其消防設(shè)備供電干線及分支干線，應(yīng)采用礦物絕緣電纜；（2）火災(zāi)自動報(bào)警保護(hù)對象分級為一級的建筑物，其消防設(shè)備供電干線及分支干線，宜采用礦物絕緣電纜。當(dāng)線路的敷設(shè)保護(hù)措施符合防火要求時(shí)，可采用有機(jī)絕緣耐火類電纜；（3）火災(zāi)自動報(bào)警保護(hù)對象分級為二級的建筑物，其消防設(shè)備供電干線及分支干線，應(yīng)采用有機(jī)絕緣耐火類電纜；（4）消防設(shè)備的分支線路和控制線路，宜選用與消防供電干線或分支干線耐火等級降一類的電線或電纜。

8 結(jié)語

公路隧道內(nèi)的消防類設(shè)備用電情況復(fù)雜，尤其是又在地面下，如果對消防類負(fù)荷的供配電系統(tǒng)線路設(shè)計(jì)不夠合理，則會給隧道的消防安全埋線留下隱患，因此要切實(shí)加強(qiáng)消防類負(fù)荷的供配電安全研究，針對不同的用電線路負(fù)荷情況，結(jié)合公路隧道的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)合理的供配電系統(tǒng)圖方案，同時(shí)注意考慮方案的可行性和經(jīng)濟(jì)性，用高效合理安全的供配電系統(tǒng)方案，為公路隧道的消防安全提供用電保障。

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作者簡介：傅喬（1983-），男，山東惠民人，供職于新疆維吾爾自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，研究方向：交通機(jī)電工程設(shè)計(jì)。

（責(zé)任編輯：王 波）