青海省道西久公路拉脊山隧道供配电系统的构建

　本项目位于青海省东部，路线走廊所经地区位于拉脊山区，总体地势中高南北低。本项目为单洞单向上下行分离的隧道，隧道左线长5 530 m，隧道右线长为5 564 m，设计行车速度为60 km/h。本文主要介绍该隧道高压供配电方案、低压供配电方案、主接线形式、保护与电力监控、应急电源系统、等主要设计内容。
　　1 隧道高压供配电设计方案
　　根据本项目的特点在隧道的进口、隧道中心里程、隧道出口各设一座变配电所，分别是1#变配电所、2#变配电所、3#变配电所。由于本项目所在地公共电网比较贫乏，无法提供可靠独立双路10 kV电源，为保证本项目供电可靠性要求，本工程1#、3#变配电所采用单市电+柴油发电机供电方案。由于2#变配电所处与隧道内部，隧道的排烟通风的问题较严重，无法解决柴油发电机的排烟问题，故2#变配电所采用双10 kV电源方案，供电方案如图1所示。
　　1#变配电所从洞口端的地方公共电网接引一路独立的10 kV电源，10 kV电源要求专盘专线。1#变配电所的高压配电系统采用单母线不分段方案，馈出两路10 kV电源分别至1#变配电所的两台变压器，馈出一路10 kV电源至2#变配电所。
　　3#变配电所从洞口端的地方公共电网接引一路独立的10 kV电源，10 kV电源要求专盘专线。3#变配电所的高压配电方案与1#变配电所相同，同样馈出一路10 kV电源至2#变配电所。
　　2#变配电所的两路10 kV电源分别从1#、3#变配电所引来，两路10 kV电源经自动切换柜（一路10 kV失电，另一路自动投入）后为2#变配电所的两台变压器供电。
　　为保证在变压器检修作业过程中人身设备安全，采用Fortress机械联锁系统即变压器门与高压开关柜连锁，只有高压侧的开关柜先断电后变压器门才能打开；变压器门锁定后高低压柜才能合闸送电。
　　2 隧道低压供配电设计方案
　　在1#变配电所的10/0.4 kV低压开关柜室设置两台10/0.4 kV变压器，变压器容量为2×800 kVA，正常情况下，两台变压器同时工作，当一台变压器停电时时，由另一台变压器为全所有一、二级负荷提供电源。变电所的低压主接线采用单母线分段接线方式。在低压母线处各设一组电容器，进行无功集中补偿，以满足功率因数达到0.95以上，由于本所的两台变压器由同一段10 kV母线配电，为保证本所的一二级负荷供电的可靠性在本所设置柴油发电机组一座。柴油发电机组与两台变压器的低压出线连锁，当两台变压器均不工作时柴油发电机组自动投入，为本所的一二级负荷供电。本所的负荷主要包括：变配电所内的动力照明、射流风机、加强基本照明、检修负荷、通信监控设备负荷、深水泵、消防泵、电伴热等。
　　3#变配电所的低压配电方案与1#变配电所的低压供电方案一致。
　　2#变配电所设两台10/0.4 kV干式变压器，容量为2×630 kVA，正常情况下，两台变压器同时工作，当一台变压器停电时时，由另一台变压器为全所有一、二级负荷提供电源。变电所的低压主接线采用单母线分段接线方式。在低压母线处各设一组电容器，进行无功集中补偿，以满足功率因数达到0.95以上。本变电所的负荷主要包括：变配电所内的动力照明、射流风机、基本照明、检修负荷、通信监控设备负荷等。
　　3座变配电所两台变压器的低压配电柜均设三级负荷总开关，在一台变压器停运时或两台均变压器停运时，自动切除三级负荷。
　　隧道配电系统为TN-S系统，PE线单独设置。隧道的低压配电系统采用放射式与树干式相结合的方式。从配电所的低压柜至照明配电箱、监控配电箱及检修插座采用树干式配电；由于水泵、风机等设备的容量较大，采用放射式供电。
　　3 不间断电源系统
　　为确保隧道事故情况下疏散及救援工作的安全进行，本项目设置不间断电源供电系统，在1#、3#变配电所均设置一台在线式的30 kVA的UPS，在2#变配电所设置一台50 kVA的在线式UPS，要求在外电故障情况下，UPS的供电时间不小于60 min。不间断电源供电系统的供电范围为：应急照明、疏散指示、隧道监控等设备。
　　4 直流屏电源
　　在三座变配电所均设置一套直流电源柜，主要作为高压开关柜的操作电源、保护电源。直流电源柜采用高频整流铅酸免维护蓄电池直流装置，该装置有直流配电屏、直流蓄电池屏组成。直流屏电源的两路电源由两台变压器低压配电回路引来，一主一备供电，输出DC220 V回路。
　　5 电力监控系统
　　本项目的变配电所采用微机综合自动化保护装置，各保护模块分散设置于10 kV高压开关柜内，该系统具有10 kV电网运行必须的保护、测量、监控和指示功能，具备有远方通信条件。保护装置主要设置如下：10 kV进线断路器采用带时限过流速断、过电流、低电压保护；10kV馈线断路器采用电流速断、过电流、单相接地信号；10 kV变压器馈线断路器采用电流速断、过电流、过负荷、温度、单相接地信号。
　　在三座变配电所设置独立的监控单元，通过光纤把三个变配电所的主控单元连接一起，实现数据的传输、共享。监控单元对高压柜的均出现、低压柜重要回路的进出线、低压补偿的自动切投退装置、UPS电池运行状态；直流屏控制母线、柴油发启动控制设备等进行实时监控。
　　6 防雷及接地
　　1#、3#变配电所按照二类建筑物防雷标准进行防雷设计。采用装设在屋顶的避雷带作为接闪器，利用建筑物柱子内的钢筋作为引下线，采用埋与土壤中的人工接地体作为接地装置。
　　本工程的隧道接地主要采用联合接地设计，即防雷接地、保护接地共用一套接地装置，接地电阻小于1 Ω。在左右两隧道各敷设一条-40×4的镀锌扁钢与在桥加上敷设一条BV-1×16的导线，与隧道内的综合接地网可靠连接。隧道内的强弱电设备的金属外壳、金属构架、等分别与接地干线可靠连接形成良好的电气通路。2#变配电所的接地系统与隧道的综合基地网相连。
　　隧道洞口采用重复接地装置，重复接地装置的电阻不大于1 Ω。
　　7 结 语
　　本项目供电方案经济、优质、可靠、环保，能很好的满足隧道运营对供电的需要。
　　参考文献：
　　[1] GB 50052-2009，供配电系统设计规范[S].
　　[2] GB 50053-94，10 kV及以下变电所设计规范[S].
　　[3] GB 50057-94，建筑物防雷设计规范[S].
　　[4] GB/T 15148-94，电力负荷控制系统通用技术条件[S].
　　[5] GB 50034-2004，建筑照明设计标准[S].