高速公路供配电系统设计要点

浅谈高速公路供配电系统设计要点重庆金路交通工程有限责任公司葛康明梁华山高速公路供电系统提供高速公路有关收费、通信、监控设施用电及满足公路运营管理所需的办公和生活用电。设计时应根据项目管理、养护、服务设施的供电规模，结合交通工程沿线设施对供电可靠性的相关要求完成。设计时力求做到：设计时应根据相应路段高速公路的重要性和该地区社会经济发展状况结合设计标准进行，同时应满足该高速公路自身对供电照明的需求；采用国内先进的技术、工艺，提高供电可靠性，满足各类设备的用电要求；整个电气系统设计力求安全可靠、经济、合理、方便安装、管理，尽可能减少维修工作量；近远期综合考虑，作好预留，满足今后扩容的需要。1、负荷等级划分高速公路交通工程用电设施中，通信、监控、收费等设施要求供电系统可靠性高，其负荷等级列为一级负荷。根据需要可将厨房、收费天棚照明、收费亭空调、水泵房、变电所检修用电列为二级负荷。其他房建设施，虽然用电量大，但停电对安全运营影响不大，可列为三级负荷。2、供电模式选择1)方案一：混合式供配电方案（推荐方案）采用单回路10kV高压电源+柴油发电机组+UPS电源方案。根据高速公路沿线各用电点的分布特点、全路段的高压供电系统及各点的负荷容量，采用本地集中供电方式解决公路沿线各处的用电问题。对收费站、互通等负荷容量较大，用电点多的地方，采用在其附近设立变配电所，就近引入单路10kV高压电源的方式供电。在变配电所内变压器低压母线设置双电源投切开关，实现与柴油发电机组供电电源的互相联络。10kV高压电源采用永临结合的方式，待本项目施工完成以后将各收费站、服务区、停车区的临时施工用电电源转为永久性运营用电电源。各变配电所内设有低压配电室，按负荷性质、用途及分布情况由低压配电屏引出低压线路，放射状向各具体用电点及邻近路段上的通信、监控设备供电。对重要负荷如监控机房等均采用由低压配电屏引出专用供电线路加UPS的方案供电。优点：供电质量高，系统可靠性、稳定性好，可以满足用电设备负荷容量的要求，因此推荐采用该方案。缺点：运营成本相对较高。2)方案二（比较方案）：双回路10kV高压电源+UPS电源方案。双回路10kV高压电源的工作方式为一主一备，各变电站设置二台变压器，变电站用电负荷分配给二台变压器,二台变压器分别由双回路高压电源分别供电。正常时，双电源独立工作；故障时，双回路电源实现互相联络，供电更加灵活。优点：建立起了覆盖全线的高压供电线路；供电质量高、稳定可靠；增加用电点和用电容量时方便灵活。缺点:长距离敷设高压线路，无论采用架空方式或电缆方式均投资较大。3)方案三(比较方案)：各用电点就近接入220/380V低压市电电源，并设置柴油发电机作为备用电源。优点:不建变电所，无高压设备，投资节省，系统简单。缺点:供电质量差，可靠性、稳定性差；供电级别、供电容量、供电范围难以满足要求；各用电点电源接自不同的线路，难以保证公路全线的用电统一，差异大；使用、管理麻烦。3、系统设计10kV高压电源采用永临结合的方式，待项目施工完成以后将各收费站的临时施工用电电源转为永久性运营用电电源。1)供电电源及电压采用10KV单电源架空引入变电所，并在变电所内设置柴油发电机组，以满足部分一级负荷对供电可靠性的要求。收费站低压配电采用220/380V的TN-C-S系统，正常情况下，用电设备端电压偏差以±5%计，较远的道路照明可为-7%。10kV架空线可以从交通工程附近供电部门较可靠的线路上“T”接，引入变电所附近，（与当地供电部门协商、接入所产生的费用由本系统统计），由终端杆再经电缆进入高压进线柜。2)柴油发电机的设置在每个收费站变电所设置一台柴油发电机组。柴油发电机组主要考虑为一、二类负荷以及重要的生活设施负荷（如：厨房用电）供电，以满足高速公路日常营运管理和工作人员生活需求。柴油发电机组是在外接电源停电时，在第二段母线上用自动转换开关自动或手动投入的，并脱开第一段母线，同时启动柴油发电机向重要的负荷供电。当第一段母线有电时，又可以自动或手动切除发电机组，将负荷投入正常的外供电源上并关掉柴油发电机。该自动转换开关具有钥匙开关用以选择操作方式，可自动、电动和手动，可挂锁保持位置状态，既有机械连锁又有电气联锁，使外电与发电机之间不会并联工作。各变电所停电后，在自备的柴油发电机组启动前，重要设备的供电由UPS不间断电源解决。3)电力变压器电力变压器是供配电系统的关键设备，并影响电气主接线的基本形式和变电所总体布置形式。供配电系统设计时，应经济合理地选择变压器的型式及容量。变压器型式选择是指确定变压器的相数、绕组型式、绝缘及冷却方式、联结组标号、调压方式等，并应优先选用技术先进、高效节能、免维护的新产品，根据高速公路沿线设施用电设备特点，宜选择三相Dyn11型非晶体干式变压器。对干式变压器，通常还根据其布置形式相应选择其外壳防护等级。4)继电保护当变电所不采用微机监控系统时，可相应选用单保护功能的微机保护装置，在开关柜上分布配置。当变电所采用综合自动化时，可选用保护与测控一体化的微机保护测控装置。10kV微机保护测控装置，可在开关柜上分布配置。5)无功补偿在低压配电室采用带功率因数控制器的补偿器，利用电容器组进行自动集中补偿，补偿后的功率因数应达到0.9以上，且防过补偿。6)配电线路低压供电线路采用三相四线制，采用铜芯电缆，各用电设施采用放射式供电，收费、监控、通信机房负荷采用专线供电，引入建筑物后采用三相五线制。由于系统单相负荷较多,布线时应力求三相负荷平衡，同时电缆的选择须符合相关规范要求，满足负荷需要。供电线路在场区内和穿越收费广场时沿预留管道敷设，穿越道路时穿钢管敷设，其余可采用直埋敷设，钢管应镀锌或经防腐处理。7)防雷及接地(1)变配电室应进行工作和保护接地，柴油发电机室采用等电位联结，与变配电室接地共用一个接地体。接地电阻不得大于4欧姆；(2)电缆线路在每个建筑物的进线处，均应重复接地。每个建筑物都采用等电位联结，重复接地通过总接地母线接地，接地电阻不得大于10欧姆；(3)监控室、收费亭等处的电子计算机及通信设施的工作、保护接地与建筑物的其他接地共用一个接地体，并采用等电位联结。接地电阻不得大于1欧姆；(4)不同用途、不同电压等级的用电设备采用一个总的接地装置，接地电阻应符合其中最小值的要求；(5)所有电气设备的金属外壳及穿线钢管，均应与PE保护线可靠连接；(6)接地引线和接地极均应进行热浸镀锌处理，接地装置不应任意联接或断开，接地引线数量不得任意改变及减少；所有焊接必须牢固，无虚接，接地线应防止发生机械损伤和化学腐蚀，安装应符合规范要求。