中压电能传输技术在特长隧道中的应用———中压电能传输技术在特

　摘要：通过对中压电能传输技术进行详细分析，本文以秦岭隧道为例进行方案设计，改变传统的供配电方式，采用中压电能传输技术，通过合理划分供电区域，并将供电网络相互连接起来，提高系统的供电可靠性。中压电能传输是长距离、分散性负荷条件下供电的有效方式，其技术先进，安全可靠，运营成本低，在隧道供配电工程中具有较好的应用前景。
　　
关键词：公路隧道 中压电能传输 节能
　　
　　引言
　　
　　由于高速公路隧道的自身特点，使其对供电的要求有别于一般的工业和民用供配电系统，其用电设备多，且呈线性分布，电压质量要求高，同时随着多个长隧道的相对集中控制，其用电负荷以及供配电设备的数量增加较大。采用何种供配电方式以及如何对其相对集中控制和节约电能的研究具有一定的意义。国外对于隧道及其所处的高速公路等长距离、分散性负荷已经逐渐开始采用中压电能传输技术，依靠配电设备及继电保护进行配电网络运行自动化的方法，这样结合隧道的特点可以更好的为其提供一个良好的运营环境[1]。
　　
　　对于隧道这种比较特殊的负荷，将其作为一个配电整体进行考虑，统一为其进行电能传输及分配，在整个负荷区域内采用中压电能传输技术，在负荷相对集中点采用小容量、能耗较低的埋地式变压器代替能耗较大的低压供配电方式。为隧道供配电工程提供一种节省能源，节省投资，便于运营管理的供电方案将是一个发展趋势。
　　
　　1隧道供配电系统
　　
　　1.1公路隧道供配电系统概述
　　
　　公路隧道内设置有通风、照明、监控、消防报警等设施，要求供电系统无故障运行以保证隧道运营的高度安全。公路隧道供电一般要求有外电源和一套自备电源，在外电源发生故障的情况下，自备电源能够接替主电源的供电功能。
　　
　　1.2公路隧道供配电系统要求
　　
　　隧道供配电系统应满足以下要求：
　　
　　（1） 安全性，是指电能在隧道各系统的供应、分配和使用过程中，不应发生任何人身伤亡事故、设备损坏事故和由电能引起的其它事故。
　　
　　（2） 可靠性，是指电能的供应与分配满足隧道各机电系统对不中断供电的要求。隧道供配电系统一般按一级负荷配置，对重要系统采取不停电的供电措施，如采用自备发电机组或UPS等。
　　
　　（3） 优质性，是指应满足机电系统设备对供电电压、频率、波形、电流等参数的质量要求，其电压偏差应在±5％以内。
　　
　　（4） 经济性，是指在满足隧道负荷用电要求的前提下，系统的建设成本和运行费用低，利用效率高，尽可能地节约电能和减少用于输送电能的传输线路中有色金属的消耗量。
　　
　　1.3公路隧道的电力负荷
　　
　　根据《公路隧道设计规范》中的规定及要求，隧道通风、照明、监控、消防等重要电力负荷为一级负荷，应由两路电源供电，同时还应设置独立的备用电源和应急电源，隧道内主要电力负荷有：（1）通风系统（2）照明系统（3）监控系统（4）消防系统（5）生活用电
　　
　　1.4公路隧道供配电系统构成
　　
　　公路隧道供配电系统一般由变电站、供电系统、低压配电线路、不间断电源系统（UPS）、防雷和接地系统、无功补偿装置组成。
　　2中压电能传输技术
　　
　　2.1各种配电网络损耗分析
　　
　　长期以来，对于配电网降损采取的常用措施有：采用节能型变压器，提高负荷功率因数，增大导线截面等。通过比较，发现尽管采取以上措施短期内对降低配电网损耗、提高电压质量有一定好处，但在现有配电模式下满足负荷发展的能力差。其原因在于现有配电模式中配电变压器供电范围过大，低压线路供电半径过长。采取变压器小容量、多布点、缩短低压线供电距离的供电模式比采取上述降损措施更具优越性，且能较好的满足负荷发展的需求。
　　
　　现以如图2.1所示的简单典型配电网络，变压器、线路参数为例进行降损措施计算比较，计算结果如表2.1所示。
　　
　　图2.1简单典型配电网络
　　
　　变压器小容量，多布点配电模式。如图2.2，将原来的400kVA变压器更换成2台200kVA变压器分别置于LJ-95线路段首端，即延长10kV线路，靠近负荷点；将图2.1网络中的LJ-120导线增大到LJ-150。
　　
　　图2.2采用新的配电模式后的网络
　　
　　两种配电方式各项指标对比见表2.1。
　　
　　表2.1负荷200kV时不同措施各指标对比
　　                                     措施