摘要：介紹了中壓供配電技術(shù)，包括設(shè)備選型及接線模式，分析了高速公路及特大型橋梁中供配電系統(tǒng)的特點，闡述了中壓供配電技術(shù)在高速公路及特大型橋梁工程中的應(yīng)用情況，對于提升高速公路及特大型橋梁的供電可靠性具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：中壓;供配電技術(shù);高速公路;特大型橋梁;設(shè)備選型

0 引言

高速公路及特大型橋梁工程涉及的技術(shù)面廣，例如建設(shè)施工技術(shù)、載荷控制技術(shù)等，其中供配電技術(shù)在高速公路及特大型橋梁工程中也有廣泛應(yīng)用。本文主要從高速公路及特大型橋梁工程的通信、監(jiān)控和收費等電力負荷供電方面，介紹中壓供配電技術(shù)在高速公路及特大型橋梁工程中的應(yīng)用，包括供配電系統(tǒng)中的設(shè)備選型、電能質(zhì)量、供電可靠性等方面。

1 中壓供配電技術(shù)

1.1 ? ?中壓供配電技術(shù)的設(shè)備選型

在高速公路及特大型橋梁工程供配電系統(tǒng)中，對于電氣設(shè)備的型號選擇，可以從負荷容量、短路電流水平、開斷能力以及經(jīng)濟成本等方面綜合考慮，并分別在供配電系統(tǒng)正常運行時和發(fā)生故障時進行計算，以保證電氣設(shè)備能夠在多種不同場合中不被損壞。以斷路器選型為例，應(yīng)考慮下列特性參數(shù)：一是型式，斷路器型式包括相數(shù)、極數(shù)、額定頻率、滅弧介質(zhì)、閉合方式等;二是主電路額定值[1]，主電路額定值有額定工作電壓、額定電流、額定短時接通能力、額定短時耐受電流等;三是輔助電路參數(shù)，斷路器的輔助電路參數(shù)主要為輔助接點的特性參數(shù)。

1.2 ? ?中壓供配電系統(tǒng)的接線模式

對于中壓供配電系統(tǒng)，常見的接線模式包括鏈式、放射式、多分段多聯(lián)絡(luò)和手拉手等方式，在實際中需要結(jié)合工程項目特點加以選擇。在高速公路及特大型橋梁工程供配電系統(tǒng)中，在特定的工程場合中需要采用電纜線路。在敷設(shè)電纜之前，需要進行電纜溝的施工，電纜溝施工流程如圖1所示。

電纜溝施工完成后，就可以敷設(shè)電纜。此外，在中壓供配電系統(tǒng)中對于設(shè)備的布置方面，在高壓固定式配電裝置中采用負荷開關(guān)-熔斷器組合電器時，應(yīng)在電源側(cè)裝設(shè)隔離開關(guān)，裝設(shè)隔離開關(guān)的目的是當檢修熔斷器或負荷開關(guān)時，電源側(cè)有明顯的斷開點，以確保安全。

2 高速公路及特大型橋梁供配電系統(tǒng)的特點

2.1 ? ?電能質(zhì)量

高速公路及特大型橋梁是一類重要負荷，應(yīng)保證其具有合格的電能質(zhì)量。電能質(zhì)量的評估指標一般包括電壓、波形和頻率等。為了保證高速公路及特大型橋梁供配電系統(tǒng)中的電壓質(zhì)量，在供配電系統(tǒng)變電站地址的選擇方面，通常在變電站規(guī)劃中采用優(yōu)化模型計算得出，首先需要考慮供電半徑問題和變電站所在區(qū)域內(nèi)的負荷情況，還要考慮線路走廊問題，綜合考慮變電站在運行過程中的約束條件[2]，經(jīng)過優(yōu)化算法計算之后得出變電站應(yīng)該建立的地址，保證供配電系統(tǒng)具有合格的電能質(zhì)量。

2.2 ? ?供電可靠性

供電可靠性是高速公路及特大型橋梁供配電系統(tǒng)性能的重要評估指標之一，提升供配電系統(tǒng)的供電可靠性，可以降低高速公路及特大型橋梁中負荷的停電時間，從而降低經(jīng)濟損失，保證高速公路及特大型橋梁的安全供電。供電可靠性評估指標如表1所示。

考慮到高速公路及特大型橋梁為供配電系統(tǒng)中的一類電力用戶，上述供電可靠性評估指標是從用戶角度加以評估，高速公路及特大型橋梁中的供電可用率越高，表示停電時間越短，供電可靠性指標越好。

2.3 ? ?功率因素

功率因素也是供配電系統(tǒng)中的一類重要指標，與供配電系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性具有密切關(guān)系。若高速公路及特大型橋梁供配電系統(tǒng)中的無功占比較高，容易導(dǎo)致供配電系統(tǒng)中的線損較大[3]，不利于系統(tǒng)的經(jīng)濟運行。

3 中壓供配電技術(shù)在高速公路及特大型橋梁工程中的應(yīng)用

3.1 ? ?供配電系統(tǒng)中的應(yīng)急電源配置

為了保證高速公路及特大型橋梁中通信、監(jiān)控等系統(tǒng)的供電安全，可以配置一定的應(yīng)急電源系統(tǒng)，下面介紹應(yīng)急電源容量的配置模型。

3.1.1 ? ?目標函數(shù)

目標函數(shù)為應(yīng)急電源配置的總費用最小，具體費用包括應(yīng)急電源的投資費用、降低的停電損失費用和應(yīng)急電源的運維費用等，具體表達式如下：

式中，P為單位容量應(yīng)急電源的投資費用;j為高速公路片區(qū);i為第j個高速公路的應(yīng)急電源容量;Pij為第j個片區(qū)提供的第i個應(yīng)急電源容量;Zij為0時，表示在該片區(qū)不配置應(yīng)急電源，Zij為1時，則在該片區(qū)配置應(yīng)急電源;λ為單位容量的停電帶來的經(jīng)濟損失;ΔPj為降低的第j個數(shù)據(jù)中心片區(qū)的停電量;μ為單位容量的應(yīng)急電源運維費用。

3.1.2 ? ?約束條件

約束條件為應(yīng)急電源的容量約束和應(yīng)急電源個數(shù)的限制約束，具體表達式如下：

式中，Pmin為該高速公路及特大型橋梁所要求的最低容量配置。

對于應(yīng)急電源配置模型的求解算法，可以采用如圖2所示的預(yù)測校正內(nèi)點法進行計算。

預(yù)測校正內(nèi)點法通過嚴格的數(shù)值計算方式，進行優(yōu)化模型的計算，計算結(jié)果可靠準確，同時預(yù)測校正內(nèi)點法是將解出的仿射方向和校正方向相加作為迭代的牛頓方向，迭代計算效率也較高。

3.2 ? ?高速公路及特大型橋梁中的電源系統(tǒng)

由于在高速公路和特大型橋梁中涉及很多電力負荷，中壓供配電技術(shù)在高速公路和特大型橋梁中具有重要作用，需要保證特大型橋梁中的路燈照明等負荷的供電可靠性。對于特大型橋梁供配電系統(tǒng)中的變壓器，應(yīng)保證其具有足夠容量，不會出現(xiàn)變壓器重載或過載現(xiàn)象。

如果高速公路及特大型橋梁所在地區(qū)具有較好的供電環(huán)境和供電條件，可以通過設(shè)立一定的專用變壓器，直接并入大電網(wǎng)為高速公路及特大型橋梁供電，但應(yīng)保證不會造成上級變壓器重載或過載。若不滿足專用變壓器直接接入條件，可以通過架設(shè)一定的供電線路的方式，為高速公路及特大型橋梁供電。對于變壓器容量的選擇方面，需要考慮到該高速公路及特大型橋梁工程具體的負荷情況，合理選擇適宜容量的變壓器和線路線徑。

4 結(jié)語

在高速公路及特大型橋梁中，供配電系統(tǒng)一般為中壓配電系統(tǒng)。本文系統(tǒng)分析了中壓供配電系統(tǒng)中的設(shè)備選型、接線模式等技術(shù)，詳細闡述了中壓供配電系統(tǒng)在高速公路及特大型橋梁中的相關(guān)應(yīng)用情況，對于提升高速公路及特大型橋梁的供電可靠性具有一定價值。

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[3] 潘耀.ETAP電力軟件在燒結(jié)廠中壓供配電系統(tǒng)繼電保護整定和保護配合中的應(yīng)用[J].工程建設(shè)，2018（5）：46-51.

收稿日期：2020-02-08

作者簡介：劉建林（1972—），男，江蘇南京人，工程師，一級建造師，從事高速公路機電工程集成方面工作。