隧道供配電系統(tǒng)設(shè)計課件

精品資料隧道供配電系統(tǒng)設(shè)計1.一般規(guī)定1 . 1 供配電系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容隧道供配電系統(tǒng)的設(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。不同的隧道，其供配電系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)模、設(shè)計內(nèi)容不盡相同，應(yīng)根據(jù)擬建項目的實際情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)行的有關(guān)標準和規(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)的設(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)標準的效率高、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要求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)急照明一級特別重要負荷2火災報警一級特別重要負荷3機電監(jiān)控一級特別重要負荷4電光標志一級特別重要負荷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131415隧道是公路交通的要道，隧道的應(yīng)急照明中斷供電，隧道內(nèi)突然漆黑一片，容易出現(xiàn)車輛追尾、碰撞等重大交通事故，造成人員傷亡和交通阻塞。隧道的交通監(jiān)控設(shè)施、電光標志、通風及照明控制設(shè)施、緊急呼叫設(shè)施、火災的檢側(cè)、報警、控制設(shè)施及中央控制設(shè)施中斷供電，監(jiān)控中心無法了解隧道的運行狀況，對經(jīng)過隧道的車輛難以及時進行引導、指示、控制，將造成交通堵塞。若此時隧道內(nèi)發(fā)生火災、交通事故等，監(jiān)控中心將無法確定隧道內(nèi)事故發(fā)生的具體位置，難以合理地調(diào)度人力、物力進行施救，將擴大事故的發(fā)生面，造成更嚴重的政治影響和經(jīng)濟損失。所以，上迷隧道電力負荷列為一級負荷中特別重要的負荷。其中，交通監(jiān)控設(shè)施包括車輛分辨器、攝像機、區(qū)域控制單元、可變限速標志、車道指示器等。隧道的消防水泵中斷供電，在隧道發(fā)生火災時，消防泵無法正常供水，火勢難以得到控制，將造成更多的生命、財產(chǎn)損失，因此消防水泵列為一級負荷?；菊彰魇侵杆淼勒彰飨到y(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要求布設(shè)的照明燈組成的照明系統(tǒng)?；菊彰魇蔷S護隧道正常運行的主要設(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)的煙霧及時排出洞外，保證行車安全，并且在火災時可起到控制火勢及煙霧漫延的作用，對爭取救災時間及保證人員安全撤離意義重大。所以該部分風機列為一級負荷。除作為一級負荷以外的其它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。所以該部分射流風機列為二級負荷。2 . 2 隧道供電要求1)隧道一級負茍的洪電電源應(yīng)符合下列規(guī)定：隧道一級負荷應(yīng)由兩個電源供電，當一個電源發(fā)生故障時，另一個電源應(yīng)不致同時受到損壞。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)取得第二低壓電源，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特別重要負荷，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，并嚴禁將其它負荷接入應(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)采用兩根電纜組成的線路供電，其每根電纜應(yīng)能承受100的二級負菏。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標準設(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以下0.25km以下0.38kV 電纜線175kW以下0.35km以下6kV架空線2000kW以下510km 6kV電纜線3000kW以下8km以下10kV架空線3000kW以下815km 10kV電纜線5000kW以下10km以下35kV架空線200010000kW2050km 110kV架空線1000050000kW200300km 一般隧道常用配電電壓10/0.38kV線路，特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。32電源變壓器位置應(yīng)深入負荷中心，盡量縮短供電半徑，降低電能損耗，節(jié)約有色金屬，減少電壓損失，滿足供電質(zhì)量要求。33配電系統(tǒng)應(yīng)簡單可靠，盡量減少配電級數(shù)，同一用戶內(nèi)，高壓配電不宜多于2級，低壓一、二負荷配電不宜多于3級，三級負荷不宜多于4級。（一般都多，特別是低壓配電系統(tǒng)，應(yīng)考慮在低壓總進線母排下各分工程回路的進線開關(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，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)，而是按一個回路通過配電裝置分配為幾個回路的一次分配稱作一級配電。對于一個配電裝置而言，總進線開關(guān)與饋出分開關(guān)合起來為一級配電，不因為它的進線開關(guān)采用斷路器或隔離開關(guān)而改變它的配電級數(shù)）。34雙電源供電的重要負荷，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)能滿足工程全部一、二級負荷供電。4配電線路設(shè)計41用電終端電壓降正常運行情況下，宜不小于下列限制要求：室內(nèi)照明：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)以上要求，對配電線路不但載流量應(yīng)滿足用電終端負荷要求，而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要求。近距離小負荷一般選用線路載流量就可滿足要求，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，看是否滿足其要求。42保護裝置與配電線路的合理配合配電線路的載流量必需大于保護裝置的整定電流：IBInIZ ，I21.45IZ （JGJ16-2008 7.6.5）IB線路計算電流In熔斷器額定電流或斷路器整定電流IZ導體允許持續(xù)載流量I2保護電器在約定時間內(nèi)的可靠動作電流43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照明負荷小于40A時，可采用220V單相供電，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宜超過16A，光源數(shù)量不宜超過25個，大型建筑組合燈具每一單相分支回路電流不宜超過25A，光源數(shù)量不宜超過60個（LED光源出外）。每一單相分支回路插座數(shù)量不宜超過10個，用于計算機電源插座數(shù)量不宜超過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補償，補償后的功率因數(shù)不應(yīng)低于0.9。5負荷計算51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（不同時使用的負荷除外），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)法計算出的負荷容量。它是配電系統(tǒng)正常電源、備用電源、無功補償容量的依據(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)分別計算特別重要負荷和一、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、工率損耗等的依據(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）短期或周期工作的用電設(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）組成用電設(shè)備總?cè)萘坎话瑐溆迷O(shè)備容量。5）消防設(shè)備和火災切除設(shè)備容量比較，大者計入總?cè)萘俊?）不同時使用的季節(jié)性負荷（如空調(diào)和熱風幕），取大者計入總?cè)萘俊?）負荷計算取值到小數(shù)點后一位就可以。8）用電設(shè)備同時使用系數(shù)的確定。9）電感式燈具和電子式燈具功率因數(shù)不一樣，其計算容量相差較大。隧道照明負荷計算應(yīng)考慮其因素。光源類別costan白織燈鹵鎢燈1.000.00電感式熒光燈 0.501.73電子式熒光燈0.950.980.330.20高壓汞燈0.400.552.291.52高壓鈉燈0.400.502.291.73金屬鹵化物燈0.400.552.291.52霓虹燈0.400.502.291.736隧道變電站設(shè)計61隧道變電站型式及供電電源1）箱式變電站。適合600m以下隧道。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700m4000m隧道,1300m以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備用電源的供電。3）隧道內(nèi)橫洞式變電站。適合4000m以上特長隧道。應(yīng)設(shè)置雙回路高壓專線電源供電+EPS備用電源的供電。4）隧道內(nèi)埋地式變電站。適合4000m以上特長隧道。應(yīng)設(shè)置雙回路高壓專線電源供電+EPS備用電源的供電。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。62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，切換操作方便，保護簡單，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。63隧道變電站位置選擇1）接近負荷中心或大容量設(shè)備處。隧道工程主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,而且容量小。變電站位置應(yīng)靠近射流風機和軸流風機集中處。2）方便高低壓進出線3）方便設(shè)備運輸及搬運。4）不應(yīng)設(shè)置在地勢低洼和可能積水的場所。5）應(yīng)避開建筑物的沉降縫、伸縮縫等位置。6）不宜與有防電磁干擾要求的設(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的設(shè)計應(yīng)以合理的運行方式和可能的故障類型為依據(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、靈敏性和速動性四項基本要求。1）變壓器保護：小于400kVA變壓器，宜采用負荷開關(guān)容斷器保護， 400kVA800kVA變壓器宜采用負荷開關(guān)容斷器或斷路器保護，1000kVA及至1600kVA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以下繼電保護裝置：(見原理圖) a.帶時限的過電流保護; 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.帶時限的過電流保護; 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。 a.交流操作系統(tǒng)：一般出線回路少于6路，變壓器總?cè)萘坎淮笥?000kVA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，它完全代替了落后的繼電器技術(shù)，是實現(xiàn)變電站無人值班的最合理可靠途徑。a.系統(tǒng)主要特點和組成：系統(tǒng)具有高可靠性、靈活性、可擴展性以及系統(tǒng)構(gòu)成和維護的簡易性。系統(tǒng)響應(yīng)快速，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，模塊化結(jié)構(gòu)，維護檢修快捷方便。系統(tǒng)由單元監(jiān)控裝置，通訊管理機和綜合自控中心組成。b. 單元監(jiān)控裝置：是儀表式箱體結(jié)構(gòu)，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)等電量的測信功能； 對各種斷路器的合閘、跳閘有控制功能及開關(guān)位置指示功能； 有標準的以太網(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理機，集合若干個分散的單元監(jiān)控裝置的信號，通過光纖中轉(zhuǎn)送至綜合自控中心。 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)的監(jiān)控平臺和人機對話的窗口，主要完成各種畫面監(jiān)視，圖形曲線調(diào)用、控制命令的下達，各種報表、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)電機組的用途：在公路隧道供電作為備用和應(yīng)急使用： 柴油發(fā)電機組平時處于停機等待狀態(tài)，只有當主用電源全部故障斷電后，應(yīng)急柴油發(fā)電機組才起動運行供給緊急用電負荷，當主用電源恢復正常后，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，主用電源的可靠性不高的情況下，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：公路隧道供電主要考慮隧道基本中（含應(yīng)急）照明、消防設(shè)施、UPS 電源、監(jiān)控設(shè)備、防災風機供電的等負菏。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)電機組的控制應(yīng)具有快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)能快速自起動并恢復供電。一般大、中型柴油機還需要預潤滑及暖機過程，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)條件的規(guī)定；預潤滑及暖機過程可以根據(jù)不同情況預先進行。5）應(yīng)考慮不同容量柴油發(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，集成性好的可減少設(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)的分類： 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；還可以在市電突然中斷時持續(xù)一定時間給設(shè)備供電，使你能有充裕的時間應(yīng)付暫時的斷電。不間斷電源按工作原理分成后備式、在線式與在線互動式三大類。后備式不間斷電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的投入使用（專換時間小干 4 ms），能確保用電設(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備方式。用一兩臺較大功率的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電源供電時間的選擇： UPS 、EPS的供電時間是由儲能裝置決定的，現(xiàn)在的UPS 、EPS一般都用全密封的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 )”這個指標反映，其含義是按規(guī)定的電流進行放電的時間。相同電壓的電池，安時數(shù)大的容量大；相同安時數(shù)的電池，電壓高的容量大，通常以電壓和安時數(shù)共同表示電池的容量，如： 12V / 7 AH、 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、隧道管理站的隨道監(jiān)控中心的負荷供電。 66變電所消防要求 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)向外開啟。變電所柴油機室是消防的重點，要設(shè)置泡沫滅火器。2）變電所火災報譽系統(tǒng)： a. 報警系統(tǒng)的各組成：火災探溯器是組成火災自動報警系統(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)域有無火災發(fā)生。若發(fā)現(xiàn)火情，可將火災的特征物理量，如溫度、煙霧、氣體和輻射光等轉(zhuǎn)換成電信號，并立即動作，向火災報警控制器發(fā)送報警信號?；馂奶綔y器根據(jù)探溯火災參數(shù)的不同，可劃分為感煙、感溫、感光。點型火災探溯器的探測區(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3。6m。b. 手動火災報警按鈕在每個防火分區(qū)至少應(yīng)設(shè)置一只。從一個防火分區(qū)的任何位置到最鄰近的一個火災報警按鈕的步行距離不應(yīng)大于 30 米。手動火災報警按鈕宣設(shè)置在公效活動場所的出入口處，按鈕應(yīng)設(shè)置在明顯的和便于操作的部位，安裝在墻上時其底邊距地高度宜為 1.31.5 米，且應(yīng)有明顯的標志。 c. 火災報警控制器是火災自動報警系統(tǒng)的重要組成部分，火災報警控制器擔負著為火災報警提供穩(wěn)定的工作電源：監(jiān)視探測器及系統(tǒng)自身的工作狀態(tài)；接受、轉(zhuǎn)換、處理火災探測器輸出的報警信號；進行聲光報菩；并顯示報警的具體部位及時間。d.火災控制的任務(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)置配套的離子感煙、定溫報警探側(cè)器，當變電所內(nèi)有火災發(fā)生或有煙氣散發(fā)時，火災報