摘要：隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和人們生活水平的日益提高，交通運(yùn)輸業(yè)發(fā)展速度日益加快。在此背景下，高速公路工程規(guī)模與日俱增，結(jié)構(gòu)復(fù)雜度持續(xù)增加，對(duì)機(jī)電工程供配電系統(tǒng)安全性與可靠性的要求愈發(fā)嚴(yán)格?；诖耍ㄟ^廈門第二東通道機(jī)電工程實(shí)例，對(duì)高速公路機(jī)電工程供配電電源系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并從柴油發(fā)電機(jī)組、干式變壓器、配電線路、防雷與接地等方面展開分析，明確工程供配電施工技術(shù)要點(diǎn)，以期在提高供配電施工質(zhì)量的同時(shí)，推動(dòng)整個(gè)高速公路工程更好地發(fā)展。

關(guān)鍵詞：高速公路機(jī)電工程電源系統(tǒng)供配電配電房輸配電線路

PowerSupplyandDistributionConstructionTechnologyofHighwayElectromechanicalEngineeringProjects

KANGYunzai

C&DHechengEngineeringConsultingCo.，Ltd.，Xiamen，F(xiàn)ujianProvince，361000China

Abstract：WiththerapiddevelopmentofChina'ssocialeconomyandtheincreasingimprovementofpeople'slivingstandards，thedevelopingspeedofthetransportationindustryisaccelerating.Underthisbackground，thescaleofhighwayprojectsisincreasingdaybyday，thestructuralcomplexityisincreasing，andtherequirementsforthesafetyandreliabilityofelectromechanicalengineeringpowersupplyanddistributionsystemarebecomingmorestringent.Basedonthis，thepaperdesignsthepowersupplyanddistributionsystemofthehighwayelectromechanicalengineeringthroughtheelectromechanicalengineering exampleofXiamenSecondEastChannel，andconductsanalysisfromtheaspectsofdieselgeneratorsets，drytransformers，distributionlines，aswellaslightningprotectionandgrounding，soastoclarifythekeytechnicalpointsofengineeringpowersupplyanddistributionconstruction，soastoimprovethequalityofpowersupplyanddistributionconstructionandpromotethebetterdevelopmentoftheentirehighwayengineering.

KeyWords：Highway;Electromechanicalengineering;Powersupplysystem;Powersupplyanddistribution;Powerdistributionroom;Transmissionanddistributionline

在高速公路體系中，機(jī)電工程屬于重要建設(shè)內(nèi)容，供配電[1]施工質(zhì)量的優(yōu)劣會(huì)從直接層面對(duì)整個(gè)高速公路安全及其高效運(yùn)營產(chǎn)生影響，必須給予高度重視。但是，在工程規(guī)模、結(jié)構(gòu)及環(huán)境等諸多因素的綜合制約下，高速公路機(jī)電工程供配電施工有較多問題存在，對(duì)施工技術(shù)所提出的要求也較為嚴(yán)格，需要通過技術(shù)的合理和有效運(yùn)用，切實(shí)提高機(jī)電工程供配電施工質(zhì)量，為高速公路機(jī)電工程后期的可靠和穩(wěn)定運(yùn)行提供重要保障。

1工程概況

廈門第二東通道機(jī)電工程全長12.371km。其中，該項(xiàng)目設(shè)有特大橋一座，長9276m，全橋配置路燈；長隧道一座，長2834m。工程供配電系統(tǒng)是該高速機(jī)電工程的基礎(chǔ)，主要包括兩個(gè)部分：配電房和輸配電線路，設(shè)施設(shè)備非常多，如變壓器、高低壓開關(guān)柜、發(fā)電機(jī)組、UPS[2]等。結(jié)合工程特征，依據(jù)不同負(fù)荷類別，該項(xiàng)目隧道變電所、泵房變電所、管理中心變電所和橋梁埋地變均采用兩路獨(dú)立10kV電源供電，兩臺(tái)變壓器互為備用，單臺(tái)變壓器容量可負(fù)載全部負(fù)荷。

2機(jī)電工程供配電電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了確保工程各類燈具與設(shè)施設(shè)備長效且穩(wěn)定地運(yùn)行，對(duì)升降壓[3]3.3kV供電方式加以運(yùn)用。先向橋墩位置的箱式變電站牽引收費(fèi)站配電房的電力，并在此處進(jìn)行升壓設(shè)備的設(shè)置，增加電壓至3.3kV，向設(shè)備用電區(qū)域傳輸，之后降低電壓到380V，執(zhí)行設(shè)備供電任務(wù)。這種供配電電源設(shè)計(jì)方案能夠在一定程度上明顯提高供電效率、減小施工難度，對(duì)于電纜用量及后期維護(hù)工作量的控制均具有重要意義。

2.1電源系統(tǒng)構(gòu)成與原理

工程供配電電源系統(tǒng)主要包括5個(gè)模塊，分別為上端電源柜、下端電源柜、供電電纜、通信線纜和智能監(jiān)控終端，5個(gè)部分共同組合形成分布式機(jī)電設(shè)備智能化管控能源供給系統(tǒng)[4]。在該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，通過將市政電源進(jìn)入380V三相電，同時(shí)將上部電源柜利用智能化系統(tǒng)進(jìn)行電力能源的分配，并且按照系統(tǒng)運(yùn)行需求調(diào)整功率因數(shù)補(bǔ)償、濾波、穩(wěn)壓、諧波控制等，確保系統(tǒng)的運(yùn)行達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)電壓控制要求，向單相或者三相高壓電流轉(zhuǎn)變，在相同等級(jí)的供電電纜作用下，使各個(gè)點(diǎn)位的電力能源輸送達(dá)到要求，電力能源供應(yīng)充足且穩(wěn)定。通過母線電壓的調(diào)整轉(zhuǎn)變，使各用電位置的供給量達(dá)到要求，滿足電力負(fù)荷的需求，進(jìn)而符合高壓小電流遠(yuǎn)距離供電的標(biāo)準(zhǔn)。除了上述措施之外，利用智能化終端系統(tǒng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，隨時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，提高設(shè)備監(jiān)測(cè)水平。

電源系統(tǒng)在脈寬調(diào)制（Pulse-WidthModulation，PWM）技術(shù)與絕緣柵雙極晶體管（InsulatedGateBipolarTransistor，IGBT）等支持下，具備逆變功能，滿足了系統(tǒng)控制的要求。通過對(duì)正弦脈寬調(diào)制（SinePulseWidthModulation，SPWM）等控制方法的使用，使整個(gè)系統(tǒng)能夠隨時(shí)監(jiān)測(cè)電壓、電流、相位角等相關(guān)參數(shù)，并且判定系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)。使用邏輯算法進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行狀況分析，掌握SPWM控制信號(hào)脈寬，并做出適當(dāng)參數(shù)調(diào)節(jié)[5]，以與IGBT開關(guān)器件的要求匹配，滿足電壓的控制需求，進(jìn)而使其逆變功能符合系統(tǒng)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。在整個(gè)計(jì)算過程中，通過系統(tǒng)進(jìn)行寬度和間隔的確定，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果調(diào)整IGBT通斷狀態(tài)，精準(zhǔn)掌握PWM驅(qū)動(dòng)波形。根據(jù)掌握的驅(qū)動(dòng)波形，調(diào)整IGBT的變化參數(shù)，獲得穩(wěn)定和可靠的正弦波，進(jìn)而使設(shè)備逆變功能達(dá)到要求，為下級(jí)模塊輸入提供支持。

3機(jī)電工程供配電施工

3.1柴油發(fā)電機(jī)組施工

在對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行安裝時(shí)，需要確保安裝位置有良好的通風(fēng)性?；A(chǔ)施工材料為混凝土，確保基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工水平合格，滿足機(jī)組運(yùn)行的需求。機(jī)組安裝時(shí)，在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)連接部位使用防震墊，避免后續(xù)投入使用后震動(dòng)強(qiáng)烈造成設(shè)備損壞。柴油發(fā)電機(jī)排煙管道設(shè)置需要在室外完成，要對(duì)排煙管道的管徑進(jìn)行合理控制，不能比消音器出煙管道的直徑小，控制管路彎頭的數(shù)量，最好在3個(gè)以內(nèi)，管子向下傾斜5°～10°角進(jìn)行安裝，同時(shí)需保證接線的牢固和可靠。

3.2干式變壓器施工

在對(duì)干式變壓器臺(tái)座進(jìn)行施工之時(shí)，需要保證其穩(wěn)固性。根據(jù)變壓器圖紙進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保各尺寸精度達(dá)到要求，系統(tǒng)運(yùn)行功能性符合標(biāo)準(zhǔn)。在安裝作業(yè)開始前，工作人員操控設(shè)備進(jìn)行基準(zhǔn)線的測(cè)量，并選擇使用吊裝方式進(jìn)行變壓器的安裝，使其安裝精度不受影響。為防止運(yùn)行過程中出現(xiàn)線纜損壞、破損等情況，在各吊點(diǎn)位置設(shè)置保護(hù)裝置。底盤安裝工作結(jié)束后，根據(jù)安裝說明書，對(duì)變壓器進(jìn)行調(diào)試、監(jiān)測(cè)運(yùn)行參數(shù)，確保各接線位置達(dá)到穩(wěn)定和可靠的要求。所有組件安裝結(jié)束后，再進(jìn)行變壓器的調(diào)整。

3.3配電線路施工

在對(duì)線路進(jìn)行布置的過程中，重點(diǎn)是對(duì)工程設(shè)計(jì)要求及其實(shí)際線路規(guī)劃進(jìn)行參考，將供配電系統(tǒng)線路的具體走向路由確定下來，并對(duì)布置方案進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，確認(rèn)電纜配盤長度。在線路發(fā)布任務(wù)時(shí)，對(duì)其線路長度、負(fù)荷、電氣特性、施工環(huán)境等方面展開分析，明確關(guān)注重點(diǎn)，即不可和其他設(shè)施設(shè)備甚至建筑物出現(xiàn)沖突，保證線路走向和布置方案保持一致。另外，在對(duì)線路進(jìn)行敷設(shè)的過程中，需要遵循線路整齊和緊湊的原則，盡可能地減少線路彎曲現(xiàn)象，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)線路穩(wěn)定性和安全性的有效提升。不僅如此，還要結(jié)合實(shí)際所需對(duì)線路進(jìn)行固定處理，并采取相應(yīng)的支撐措施，以此來提升線路的穩(wěn)定性。

3.4防雷與接地

對(duì)機(jī)電設(shè)備接地裝置進(jìn)行布置，需要達(dá)到系統(tǒng)功能性的要求，禁止隨意地連接或者斷開，同時(shí)也要確保絕緣系統(tǒng)功能滿足使用標(biāo)準(zhǔn)。在對(duì)接地線進(jìn)行安裝之時(shí)，需要保證與規(guī)范要求相符，嚴(yán)格避免機(jī)械損傷的出現(xiàn)，引線數(shù)量的管理需要合理，不能隨意更改，同時(shí)做好熱浸鍍鋅處理工作。在實(shí)際焊接作業(yè)的實(shí)施環(huán)節(jié)，必須嚴(yán)格保證焊接質(zhì)量，做到三面滿焊，不能出現(xiàn)虛接情況。變配電室需要實(shí)施工作與保護(hù)接地，對(duì)接地電阻進(jìn)行控制，不可以超過4Ω。柴油發(fā)電機(jī)室和變配電室接地使用相同的接地體，對(duì)等電位連接方式加以運(yùn)用。分中心通信設(shè)備與辦公設(shè)備的保護(hù)接地功能要達(dá)到要求，采用等電位連接方式，和建筑物使用相同的接地體，進(jìn)而保證接地電阻在1Ω以內(nèi)。等電位連接的方式使系統(tǒng)絕緣保護(hù)性達(dá)到要求，利用總母線連接的措施確保接地電阻不超過1Ω。建筑物進(jìn)線連接時(shí)，與配電線路進(jìn)行合理布置，使用重復(fù)接地的方式。

4供配電系統(tǒng)測(cè)試

根據(jù)對(duì)廈門第二東通道機(jī)電工程安裝后的現(xiàn)場測(cè)試，在額定電壓380VAV運(yùn)行條件下，其供電輸出電壓達(dá)到220VAC±5%，工作效率達(dá)92%以上。經(jīng)過多項(xiàng)測(cè)試數(shù)據(jù)分析。

通過對(duì)本項(xiàng)目的路燈照明系統(tǒng)進(jìn)行分析，輸出功率因素大于0.95。現(xiàn)提出假設(shè)，100盞路燈功率為5kW，年耗電量則為5kW×24h×365天=4.38×104kWh，約4.4萬度電。一般情況下，路燈工作狀態(tài)的功率因數(shù)約為0.7，上升至0.95，對(duì)應(yīng)的有功功率損耗會(huì)降低，有△%=（1-cos2φ1cos2φ2）×100%=45.7%。由此可以確定，100盞路燈年節(jié)電量為4.4×45.7%≈2萬度電。

該工程供配電系統(tǒng)無需負(fù)載端三相平衡，有利于設(shè)計(jì)及施工難度的降低；多電源和供電系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定的要求，旁路開關(guān)采用冗余配置的方式，系統(tǒng)運(yùn)行效果不斷提升；供電系統(tǒng)進(jìn)行功率因數(shù)補(bǔ)償，可以將系統(tǒng)無功損耗降低，保證補(bǔ)償效果在0.95以上。工程三相3.3kV升降壓供配電方案具有良好的應(yīng)用效果。

5結(jié)語

綜上所述，為了實(shí)現(xiàn)高速公路工程建設(shè)及其運(yùn)行質(zhì)量的全面和有效提升，必須切實(shí)提高對(duì)機(jī)電工程供配電系統(tǒng)施工的重視程度，提升施工技術(shù)質(zhì)量控制水平。與工程實(shí)踐相結(jié)合，供配電系統(tǒng)所涉內(nèi)容非常多，實(shí)際施工存在技術(shù)復(fù)雜的特點(diǎn)，施工作業(yè)的開展要求相關(guān)技術(shù)人員嚴(yán)格把控技術(shù)要點(diǎn)，將前期勘察工作做好，并嚴(yán)格優(yōu)化施工設(shè)計(jì)，對(duì)施工過程中所用各項(xiàng)設(shè)備與材料質(zhì)量進(jìn)行把控，做到從全流程深化供配電施工管理及控制。

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