隧道供配電系統(tǒng)設(shè)計

1.一般規(guī)定

1.1供配電系統(tǒng)日勺設(shè)計內(nèi)容

隧道供配電系統(tǒng)日勺設(shè)計內(nèi)容包括高壓輸電線路、高壓配電系統(tǒng)、

低壓配電系統(tǒng)、備用電源系統(tǒng)、變電所、電力設(shè)備的選型等設(shè)計內(nèi)容。

不同樣日勺隧道，其供配電系統(tǒng)日勺設(shè)計規(guī)模、設(shè)計內(nèi)容不盡相似，應(yīng)根

據(jù)擬建項目的實際狀況及隧道交通工程級別合理確定隧道供配電系

統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容。

1.2供配電系統(tǒng)的設(shè)計原則

應(yīng)做到保障人身安全、供電可靠、技術(shù)先進和經(jīng)濟合理。

應(yīng)符合國家現(xiàn)行日勺有關(guān)原則和規(guī)范的規(guī)定。

必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負荷性質(zhì)、用電容量、工程特

點犯地區(qū)供電條件，合理確定供配電系統(tǒng)日勺設(shè)計方案。

供配電系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)根據(jù)工程特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，做到遠近

期結(jié)合，以近期為主。

應(yīng)采用符合國家現(xiàn)行有關(guān)原則的效率高、能耗低、性能先進的電

氣設(shè)備產(chǎn)品。

2.隧道負荷分級及供電規(guī)定

2.1隧道重要電力負荷分級

表2.1隧道重要電力負荷分級

序號電力負荷名稱負荷級別備注

1應(yīng)急照明一級尤其重要負荷

2火災(zāi)報警一級尤其重要負荷

3機電監(jiān)控一級尤其重要負荷

4電光標志一級尤其重要負荷

5基本照明一級

6軸流風機一級

7射流風機一級

8消防泵一級

9防火卷簾一級

10加強照明二級

11過渡照明二級

12電拌熱三級亦雙電源供電

13

14

15

隧道是公路交通日勺要道，隧道的應(yīng)急照明中斷供電，隧道內(nèi)忽然

漆黑一片，輕易出現(xiàn)車輛追尾、碰撞等重大交通事故，導致人員傷亡

和交通阻塞。隧道日勺交通監(jiān)控設(shè)施、電光標志、通風及照明控制設(shè)施、

緊急呼喊設(shè)施、火災(zāi)的檢側(cè)、報警、控制設(shè)施及中央控制設(shè)施中斷供

電，監(jiān)控中心無法理解隧道日勺運行狀況，對通過隧道日勺車輛難以及時

進行引導、指示、控制，將導致交通堵塞。若此時隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)、

交通事故等，監(jiān)控中心將無法確定隧道內(nèi)事故發(fā)生的詳細位置，難以

合理地調(diào)度人力、物力進行施救，將擴大事故日勺發(fā)生面，導致更嚴重

日勺政治影響和經(jīng)濟損失。因此，上迷隧道電力負荷列為一級負荷中尤

其重要日勺負荷。其中，交通監(jiān)控設(shè)施包括車輛辨別器、攝像機、區(qū)域

控制單元、可變限速標志、車道指示器等。

隧道日勺消防水泵中斷供電，在隧道發(fā)生火災(zāi)時，消防泵無法正常

供水，火勢難以得到控制，將導致更多日勺生命、財產(chǎn)損失，因此消防

水泵列為一級負荷。

基本照明是指隧道照明系統(tǒng)中除入口段、過渡段、出口段加強照

明以外，整座隧道按中間段亮度規(guī)定布設(shè)日勺照明燈構(gòu)成日勺照明系統(tǒng)。

基本照明是維護隧道正常運行的重要設(shè)施。當隧道長時間在低于基本

照明的亮度條件下運行附，將影響行車安全，因此基本照明列為一級

負荷。

滿足排煙需要的隧道風機，可以將大量滯留在洞內(nèi)日勺煙霧及時排

出洞外，保證行車安全，并且在火災(zāi)時可起到控制火勢及煙霧漫延日勺

作用，對爭取救災(zāi)時間及保證人員安全撤離意義重大。因此該部分風

機列為一級負荷。

除作為一級負荷以外日勺其他射流風機在隧道正常營運時可以減

少甚至消除隧道內(nèi)的煙霧，保證行車安全。因此該部分射流風機列為

二級負荷。

2.2隧道供電規(guī)定

1）隧道一級負茍日勺洪電電源應(yīng)符合下列規(guī)定：

隧道一級負荷應(yīng)由兩個電源供電，當一種電源發(fā)生故障時，另一

種電源應(yīng)不致同步受到損壞。一級負荷容量不大時應(yīng)優(yōu)先采用從鄰近

的電力系統(tǒng)獲得第二低壓電源，亦可采用應(yīng)急發(fā)電機組作為備用電

源。

對于隧道一級負荷中尤其重要負荷，除上述兩個電源外，還必須

設(shè)置不間斷電源裝置（于即作為應(yīng)急電源，并嚴禁將其他負荷接入應(yīng)

急供電系統(tǒng)。

2）隧道二級負荷的供電系統(tǒng)，宜由兩回線路供電。在負荷較小

或地區(qū)供電條件困難時，二級負荷可由一回6kV及以上專用的架空

線路或電纜供電。當采用架空線時，可為一回架空線供電；當采用電

纜線路時，應(yīng)采用兩根電纜構(gòu)成日勺線路供電，其每根電纜應(yīng)能承受

100%日勺二級負荷。

3.電壓等級選擇與供電系統(tǒng)

3.1電力線路合理輸送功率和距離

國家建筑原則設(shè)計圖集(04DX101-1)

電壓線路型式輸送功率輸送距離

0.38kV架空線100kW如下0.25km如下

0.38kV電纜線175kW如下0.35km如下

6kV架空線2023kW如下5-10km

6kV電纜線3000kW如下8km如下

lOkV架空線3000kW如下8?15km

lOkV電纜線5000kW如下10km如下

35kV架空線2023ToOOOkW20~50km

HOkV架空線10000-50000kW200?300km

一般隧道常用配電電壓10/0.38kV線路，專長隧道有中部斜通道通風,

配有6kV大型軸流風機，此類工程應(yīng)配電壓為10/6kV線路。

3.2.電源變壓器位置應(yīng)深入負荷中心，盡量縮短供電半徑，減少電

能損耗，節(jié)省有色金屬，減少電壓損失，滿足供電質(zhì)量規(guī)定。

3.3配電系統(tǒng)應(yīng)簡樸可靠，盡量減少配電級數(shù)，同一顧客內(nèi)，高壓

配電不合適多于2級，低壓一、二負荷配電不合適多于3級，三級負

荷不合適多于4級。(一般都多，尤其是低壓配電系統(tǒng)，應(yīng)考慮在低

壓總進線母排下各分工程回路時進線開關(guān)設(shè)隔離開關(guān)。配電系統(tǒng)不超

過三級，不應(yīng)理解為保護級數(shù)不超過三級，配電級數(shù)與保護級數(shù)不同

樣，不按保護開關(guān)的上下級個數(shù)《保護級數(shù)》作為配電級數(shù)，而是按

一種回路通過配電裝置分派為幾種回路的一次分派稱作一級配電。對

于一種配電裝置而言，總進線開關(guān)與饋出分開關(guān)合起來為一級配電，

不由于它的進線開關(guān)采用斷路器或隔離開關(guān)而變化它的配電級數(shù)）。

3.4雙電源供電日勺重要負荷，宜采用同級電壓供電。當一路電源故

障斷電時，另一路電源應(yīng)能滿足工程所有一、二級負荷供電。

4.配電線路設(shè)計

4.1.用電終端電壓降

正常運行狀況下，宜不不不不大于下列限制規(guī)定：

室內(nèi)照明：士5%；

遠處照明、應(yīng)急照明、景觀照明、道路照明：+5%、-10%；

一般電動機：±5%

電梯電動機：±7%

據(jù)以上規(guī)定，對配電線路不僅載流量應(yīng)滿足用電終端負荷規(guī)定，并且

要進行對配電線路用電終端電壓降驗算，也要滿足用電終端負荷規(guī)

定。近距離小負荷一般選用線路載流量就可滿足規(guī)定，大負荷、遠距

離用電負荷必需進行線路載流量和電壓降兩項指標驗算，看與否滿足

其規(guī)定。

4.2.保護裝置與配電線路的合理配合

配電線路日勺載流量必需不不大于保護裝置日勺整定電流：

iB^In^Iz,LW1.45IZ(JGJ16-2023)

IB—線路計算電流

In一熔斷器額定電流或斷路器整定電流

Iz—導體容許持續(xù)載流量

12—保護電器在約定期間內(nèi)的可靠動作電流

4.3.供電質(zhì)量措施

1）按負荷性質(zhì)設(shè)置供電回路：照明與動力負荷分開供電，消防、機

電負荷專用回路供電。

2）低壓系統(tǒng)供電應(yīng)盡量保持三相負荷平衡。220V照明負荷不不不大

于40A時，可采用220V單相供電，不不大于40A時，宜采用380/220V

三相供電。照明系統(tǒng)中的每一單相分支回路電流不合適超過16A,光

源數(shù)量不合適超過25個，大型建筑組合燈具每一單相分支回路電流

不合適超過25A,光源數(shù)量不合適超過60個（LED光源出外）。每一

單相分支回路插座數(shù)量不合適超過10個，用于計算機電源插座數(shù)量

不合適超過5個。

3）提高功率因數(shù)：在工程負荷集中區(qū)采用電力電容器無功自動就地

賠償，賠償后的功率因數(shù)不應(yīng)低于0.9。

5.負荷計算

5.1負荷計算的內(nèi)容及用途

1）設(shè)備容量：也稱安裝容量，是所有用電設(shè)備額定功率之和（不同

樣步使用日勺負荷除外），它是配電系統(tǒng)設(shè)計和計算的基礎(chǔ)。

2）計算容量：按需要系數(shù)法計算出時負荷容量。它是配電系統(tǒng)正常

電源、備用電源、無功賠償容量的根據(jù)。也是計算各回路電流、選擇

變壓器、開關(guān)設(shè)備和導線的據(jù)依

計算內(nèi)容除計算各回路容量和工程總?cè)萘客猓€應(yīng)分別計算尤其重

要負荷和一、二、三各級負荷容量。

3）計算電流：是計算負荷在額定電壓下的正常工作電流。它是選擇

導體、電器、計算電壓偏差、工率損耗等的根據(jù)。

5,2負荷計算的注意事項

1）單臺設(shè)備的容量一般取其銘牌上的額定功率。

2）短期或周期工作日勺用電設(shè)備，應(yīng)將額定功率換算到統(tǒng)一負載持續(xù)

率的有功功率。

3）照明的設(shè)備容量應(yīng)是光源加附屬設(shè)備之和。

4）構(gòu)成用電設(shè)備總?cè)萘坎话▊溆迷O(shè)備容量。

5）消防設(shè)備和火災(zāi)切除設(shè)備容量比較，大者計入總?cè)萘俊?/p>

6）不同樣步使用日勺季節(jié)性負荷（如空調(diào)和熱風幕），取大者計入總?cè)?/p>

量。

7）負荷計算取值到小數(shù)點后一位就可以。

8）用電設(shè)備同步使用系數(shù)確實定。

9）電感式燈具和電子式燈具功率因數(shù)不同樣樣，其計算容量相差較

大。隧道照明負荷計算應(yīng)考慮其原因。

光源類別cos<t>tano

白織燈鹵鴇燈1.00().0()

電感式熒光燈0.501.73

電子式熒光燈0.95-0.980.33?0.20

高壓汞燈0.40?0.552.29-1.52

高壓鈉燈0.40?0.502.29?1.73

金屬鹵化物燈0.40-0.552.29-1.52

霓虹燈0.4()?().5()2.29-1.73

6.隧道變電站設(shè)計

6.1隧道變電站型式及供電電源

1）箱式變電站。適合600m如下隧道。宜采用單回路高壓專線電

源+EPS備用電源的供電。

2）隧道口外房建式變電站。適合700m~4000m隧道,1300m如下在

隧道口外一端建一處房建式變電站，1300m以上在隧道口外兩端各建

一處房建式變電站，宜采用單回路高壓專線電源+柴油發(fā)電機組+

UPS或EPS備用電源日勺供電。

3）隧道內(nèi)橫洞式變電站。適合4000m以上專長隧道。應(yīng)設(shè)置雙回

路高壓專線電源供電+EPS備用電源日勺供電。

4）隧道內(nèi)埋地式變電站。適合4000m以上專長隧道。應(yīng)設(shè)置雙回

路高壓專線電源供電+EPS備用電源日勺供電。

5）隧道內(nèi)斜井式變電站。適合隧道內(nèi)斜井大型軸流風機配電。應(yīng)設(shè)

置雙回路高壓專線電源供電+EPS備用電源的供電。

6.2供配電方式

1）集中式供電（放射式供電）：供電可靠性高，故障發(fā)生后影響

范圍較小，切換操作以便，保護簡樸，便于自動化，但配電線路和高

壓開關(guān)柜數(shù)量較多。

2）分散式供電（樹干式供電）：配電線路和高壓開關(guān)柜數(shù)量少，但故

障影響范圍較大，供電可靠性較差。

6.3隧道變電站位置選擇

1）靠近負荷中心或大容量設(shè)備處。隧道工程重要特點是射流風機和

軸流風機集中處負荷大，照明負荷分散,并且容量小。變電站位置應(yīng)靠

近射流風機和軸流風機集中處。

2）以便高下壓進出線

3）以便設(shè)備運送及搬運。

4）不應(yīng)設(shè)置在地勢低洼和也許積水日勺場產(chǎn)。

5）應(yīng)避開建筑物日勺沉降縫、伸縮縫等位置。

6）不合適與有防電磁干擾規(guī)定的設(shè)備及機房貼鄰或正上下方。

7）遠離多塵或污染環(huán)境。

6.4高壓系統(tǒng)繼電保護和變電站綜合自動化

繼電保護和自動裝置日勺設(shè)計應(yīng)以合理的運行方式和也許日勺故障

類型為根據(jù)，應(yīng)設(shè)有主保護、后備保護和設(shè)備異常運行保護裝置，并

應(yīng)滿足可靠性、選擇性、敏捷性和速動性四項基本規(guī)定。

1）變壓器保護：不不不大于400kVA變壓器，宜采用負荷開關(guān)容斷

器保護，400kVA-800kVA變壓器宜采用負荷開關(guān)容斷器或斷路器保

護，l()()()kVA及至16()()kVA的變壓器宜采用斷路器保護。

由斷路器保護的變壓器宜配置如下繼電俁護裝置：(見原理圖)

a.帶時限時過電流保護；

b.電流速斷保護；

c.低壓側(cè)單相接地保護；

d.干式變壓器溫度保護。

2)6-10kV線路保護

a.帶時限日勺過電流保護；

b.電流速斷保護；

c.低壓側(cè)單相接地保護；

3)操作電源：正常運行時應(yīng)保證斷路器的合閘跳閘；電網(wǎng)故障斷電

時，應(yīng)能保證繼電保護系統(tǒng)可靠工作和應(yīng)急照明用電。

抵交流操作系統(tǒng)：一般出線回路少于6路，變壓器總?cè)萘坎徊徊淮?/p>

于4000kVA的中小型變電站，操作電源可采用交流操作。交流操作

電源可由變壓器或電壓互感器供電，也可由EPS供電。

b.直流操作系統(tǒng)：一般大型變電站采用。由特配的直流電源屏供

電。其容量應(yīng)能保證操作機構(gòu)分合閘動作，各開關(guān)柜信號和繼電器等

可靠工作。無人變電站供電持續(xù)時間不小2小時。

4)變電站綜合自動化系統(tǒng)：是目前先進的工業(yè)計算機控制技術(shù)在電

力供配電系統(tǒng)中的成功運用，它完全替代了落后日勺繼電器技術(shù)，是實

現(xiàn)變電站無人值班E勺最合理可靠途徑。

a.系統(tǒng)重要特點和構(gòu)成：系統(tǒng)具有高可靠性、靈活性、可擴展性以

及系統(tǒng)構(gòu)成和維護E勺簡易性。系統(tǒng)響應(yīng)迅速，通用性強，可操作性強,

抗干擾能力強。大屏幕液晶顯示，中文操作菜單，簡便直觀。具有完

善的自檢自校功能，模塊化構(gòu)造，維護檢修快捷以便。系統(tǒng)由單元監(jiān)

控裝置，通訊管理機和綜合自控中心構(gòu)成。

b.單元監(jiān)控裝置：是儀表式箱體構(gòu)造，將保護、測控、擴展繼電器

集于一體，節(jié)省大量二次配線，縮小了安裝空間。其功能如下：

對線路、變壓器、電動機、電容器、分段開關(guān)等有保護功能；

能滿足電流、電壓、功率、頻率、功率因數(shù)等電量日勺測信功能；

對多種斷路器日勺合閘、跳閘有控制功能及開關(guān)位置指示功能；

有原則的以太網(wǎng)/RS485通信接口，滿足遙測遙控功能。

c.通訊管理機:每座變電站裝一臺通訊管浬機，集合若干個分散的單

元監(jiān)掙裝置的信號，通過光纖中轉(zhuǎn)送至綜合自掙中心。

d.綜合自控中心:也稱管理層，負責系統(tǒng)的信號處理和后臺監(jiān)控管

理、操作、維護等功能。是正個自動化系統(tǒng)日勺監(jiān)控平臺和人機對話日勺

窗口，重要完畢多種畫面監(jiān)視，圖形曲線^用、控制命令的下達，多

種報表、數(shù)據(jù)庫的生成，管理、打印、事故報警、維護、故障診斷等

功能。

6.5柴油發(fā)電機系統(tǒng)設(shè)計

1）柴油發(fā)電機組B勺用途：在公路隧道供電作為備用和應(yīng)急使用:

柴油發(fā)電機組平時處在停機等待狀態(tài)，只有當主用電源所有故障斷電

后，應(yīng)急柴油發(fā)電機組才起動運行供應(yīng)緊急用電負荷，當主用電源恢

復(fù)正常后，隨即切換停機。

2）隧道供電作為備用時，一般只設(shè)置1臺應(yīng)急柴油發(fā)電機組，在

主用電源，沒有高壓專線電源時，主用電源日勺可靠性不高日勺狀況下，

可考慮選用2臺機組并聯(lián)進行供電。

3）柴油發(fā)電機組設(shè)置負荷：公路隧道供電重要考慮隧道基本中（含

應(yīng)急）照明、消防設(shè)施、UPS電源、監(jiān)控設(shè)備、防災(zāi)風機供電的等

負荷。柴油發(fā)電機組負荷。

4）柴油發(fā)電機組的控制：應(yīng)急發(fā)電機組日勺控制應(yīng)具有迅速自起動及

自動投入裝置。當主用電源故障斷電后，應(yīng)急機組應(yīng)能迅速自起動并

恢復(fù)供電。。一般大、中型柴油機還需要預(yù)潤滑及暖機過程，使緊急

加載附的機油壓力、機油溫度、冷卻水溫度符合產(chǎn)品技術(shù)條件日勺規(guī)定;

預(yù)潤滑及暖機過程可以根據(jù)不同樣狀況預(yù)先進行。

5）應(yīng)考慮不同樣容量柴油發(fā)電機組的進排風口位置和孔洞大小。還

應(yīng)考慮柴油機冬季加熱防凍的電源問題。

公路隧道供電中多選用智能型柴油發(fā)電機機組，自動化程度比較

高，集成性好時可減少設(shè)備的維護量。

6.5不間斷電源系統(tǒng)設(shè)計

1）不間斷電源系統(tǒng)日勺分類：UPS電源、EPS電源同稱為不間

斷電源系統(tǒng)。

2）不間斷電源系統(tǒng)的工作方式：從功能上來說，不間斷電源在

市電出現(xiàn)異常時，有效地凈化電源；還可以在市電忽然中斷時持續(xù)一

定期間給設(shè)備供電，使你能有富余的時間應(yīng)付臨時的斷電。

不間斷電源按工作原理提成后備式、在線式與在線互動式三大

類。后備式不間斷弓源工作要有一定的專換時間，才能投入使用（專

換時間10ms左右）；在隧道供電中多用，在線式不間斷電源工作方

式在斷電時可自動E勺投入使用（專換時間小干4ms）,能保證用電設(shè)

備的正常工作。

3）不間斷電源公路隧道供電系統(tǒng)的設(shè)置：隧道供電用UPS電

源、EPS電源采用集中式供電配置方式。用一兩臺較大功率日勺UPS、

EPS負載所有設(shè)備；配合供電系統(tǒng)低壓開關(guān)一起工作。

4）UPS、EPS電源供電時間日勺選擇：

UPS、EPS的供電時間是由儲能裝置決定日勺，目前日勺UPS.EPS

一般都用全密封時免維護鉛酸蓄電他作為儲能裝置，電池容量的大小

由“安時數(shù)（AH）”這個指標反應(yīng)，其含義是按規(guī)定日勺電流進行放電

的時間。相似電壓的電池，安時數(shù)大的容量大；相似安時數(shù)日勺電池，

電壓高的容量大，一般以電壓和安時數(shù)共同體現(xiàn)電池的容量，如：

12V/7AH、、12V/65AH、12V/100AH。

5）UPS、EPS電源使用范圍：隧道（應(yīng)急）照明、消防設(shè)施、

監(jiān)控設(shè)備、隧道管理站時隨道監(jiān)控中心的負荷供電。

6.6變電所消防規(guī)定

1）變電所消防特點：變電所配電裝置室的耐火等級，不應(yīng)低于

二級。變電所配電裝置室應(yīng)設(shè)防火門，并應(yīng)向外啟動。變電所柴油機

室是消防日勺重點，要設(shè)置泡沫滅火器。

2）變電所火災(zāi)報譽系統(tǒng)：

a.報警系統(tǒng)日勺各構(gòu)成：

火災(zāi)探溯器是構(gòu)成火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的重要組件，是系統(tǒng)的感覺

器官，其作用是監(jiān)視被保護區(qū)域有無火災(zāi)發(fā)生。若發(fā)現(xiàn)火情，可將火

災(zāi)的特性物理量，如溫度、煙霧、氣體和輻射光等轉(zhuǎn)換成電信號，并

立即動作，向火災(zāi)報警控制器發(fā)送報警信號。火災(zāi)探測器根據(jù)探湖火

災(zāi)參數(shù)日勺不同樣，可劃分為感煙、感溫、感光。點型火災(zāi)探溯器的探

測區(qū)域內(nèi)的每個房間至少應(yīng)設(shè)一只探側(cè)器。探側(cè)器的保護面積為60

平方米，保護半3o6mo

b.手動火災(zāi)報警按鈕在每個防火分區(qū)至少應(yīng)設(shè)置一只。從一種

防火分區(qū)日勺任何位置到最鄰近的一種火災(zāi)報警按鈕日勺步行距離不應(yīng)

不不大于30米。手動火災(zāi)報警按鈕宣設(shè)置在公效活動場所的出入口

處，按鈕應(yīng)設(shè)置在明顯日勺和便于操作日勺部位，安裝在墻上時其底邊距

地高度宜為1.3?1.5米，且應(yīng)有明顯日勺標志。

c.火災(zāi)報警控制器是火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分，火災(zāi)

報警控制器肩負著為火災(zāi)報警提供穩(wěn)定的工作電源：監(jiān)視探測器及系

統(tǒng)自身日勺工作狀態(tài)；接受、轉(zhuǎn)換、處理火災(zāi)探測器輸出日勺報警信號;

進行聲光報菩；并顯示報警的詳細部位及時間。

d.火災(zāi)控制的任務(wù)：主變壓器室、配電裝置室、電容器室等重要

場所均應(yīng)設(shè)置配套E勺離子感煙、定溫報警探側(cè)器，當變電所內(nèi)有火災(zāi)

發(fā)生或有煙氣散發(fā)時，火災(zāi)報警主機發(fā)出報警聲光信號