論文1-張國(guó)青-氣吹電纜施工方法及遠(yuǎn)距離供電設(shè)備對(duì)高速公路機(jī)電工程的意義發(fā)表版

1、高速公路機(jī)電遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)的創(chuàng)新電纜氣吹施工方法及遠(yuǎn)距離供電設(shè)備張國(guó)青 韓章鵬路橋華祥國(guó)際工程有限公司,北京市 101100摘要：針對(duì)高速公路機(jī)電工程外場(chǎng)監(jiān)控設(shè)施供電系統(tǒng)，傳統(tǒng)采用地埋敷設(shè)大線徑電纜為遠(yuǎn)距離設(shè)備供電實(shí)施難度大，造價(jià)高的問題，提出全新的解決方案，可以廣泛應(yīng)用與高速公路外場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)以及偏遠(yuǎn)地區(qū)的設(shè)備遠(yuǎn)距離供電。關(guān)鍵詞：施工難度;造價(jià);電纜氣吹;遠(yuǎn)距離供電;效費(fèi)比高速公路外場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備除了互通、隧道以及服務(wù)區(qū)附近的情報(bào)板之類的設(shè)備以外，大量分布于道路區(qū)間的監(jiān)控設(shè)備都是小功率的視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)、卡口以及交通調(diào)查站等設(shè)備，其中設(shè)備數(shù)量最多的是視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)。在常規(guī)設(shè)計(jì)中，往往為了幾個(gè)攝像機(jī)需要

2、挖溝敷設(shè)相當(dāng)長(zhǎng)度的大線徑電纜才能保證最遠(yuǎn)端的設(shè)備供電電壓滿足設(shè)計(jì)要求，或者是采用太陽能或者風(fēng)光互補(bǔ)的方案實(shí)現(xiàn)給設(shè)備供電。以上兩種方案都存在造價(jià)高、易被盜、維護(hù)難度大等問題，往往很多運(yùn)營(yíng)路段由于供電系統(tǒng)的不可靠導(dǎo)致外場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備長(zhǎng)期停用，造成不應(yīng)有的損失。隨著電子技術(shù)的進(jìn)步和施工工藝的不斷提高，遠(yuǎn)距離供電設(shè)備的逐漸成熟以及電纜氣（水）吹的施工方法為高速公路外場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)距離供電提供了全新的解決方案。隨著電子技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)的需要，遠(yuǎn)距離供電設(shè)備也應(yīng)用而生，采用此類設(shè)備一般是在近箱變端，一般是在互通區(qū)的情報(bào)板配電箱內(nèi)（或者變電所配電箱內(nèi)）安裝一升壓設(shè)備，將電壓升高至600-800V，在遠(yuǎn)端每一處設(shè)備

3、配電箱內(nèi)安裝一降壓設(shè)備，將電壓降到設(shè)備所需的電壓，保證設(shè)備的用電質(zhì)量?？梢詫?shí)現(xiàn)三相（單相）交流市電輸入，220VAC額定輸出的轉(zhuǎn)換。具有軟啟動(dòng)、可遠(yuǎn)程監(jiān)控管理、完善的輸入和輸出保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。適用于長(zhǎng)距離大負(fù)載供配電系統(tǒng)，適用場(chǎng)合包括：高速公路遠(yuǎn)供系統(tǒng)、偏遠(yuǎn)地區(qū)工程集中供電系統(tǒng)等。1. 該遠(yuǎn)距離供電系統(tǒng)的主要特點(diǎn)主要特性：1.1 供電系統(tǒng)在遠(yuǎn)距離、大負(fù)載能量傳送中，無需配備任何升壓中繼設(shè)備，線路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本更低，適合于超過10km距離的配電系統(tǒng)；1.2 供電系統(tǒng)有利于供電系統(tǒng)末端有大功率負(fù)載時(shí)的線路損耗控制；遠(yuǎn)端設(shè)備不受長(zhǎng)距離中線路壓降影響，具有更好的擴(kuò)展性與兼容性；1.3 輸出電壓為800V1

4、000V可變交流/直流供電，避免使用箱式變電站供電，不需要電力系統(tǒng)部門增容；1.4 系統(tǒng)局端設(shè)備根據(jù)線路上負(fù)載變化調(diào)整輸出，在確保供電穩(wěn)定的條件下降低線路損耗；1.5 系統(tǒng)遠(yuǎn)端設(shè)備根據(jù)不同線路輸入電壓，調(diào)整內(nèi)部參數(shù)，提升設(shè)備轉(zhuǎn)換效率，節(jié)約能源；1.6 在系統(tǒng)允許范圍內(nèi)，可以任意移動(dòng)設(shè)備或增減負(fù)荷，應(yīng)用靈活方便，易維護(hù)；遠(yuǎn)端設(shè)備輸出一致、穩(wěn)定，且不受負(fù)載變化影響；1.7 可以有效抑制雷擊或操作過電壓干擾；1.8 系統(tǒng)功率可根據(jù)需求調(diào)整，在負(fù)載功率、傳送距離和造價(jià)之間平衡；1.9 方案采用線纜不超過10mm²，可吹纜敷設(shè)，降低工程造價(jià)，不易被盜。2. 該遠(yuǎn)距離供電局端設(shè)備特點(diǎn)：局端設(shè)備，

5、在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方面，采用了高頻PWM，IGBT逆變功率推動(dòng)及輸入輸出全隔離技術(shù)，使產(chǎn)品具有瞬時(shí)值控制及在線可調(diào)功能，具有控制精度高、波形品質(zhì)好以及負(fù)載適應(yīng)性強(qiáng)、噪音低及抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，適合為高速公路電流環(huán)線供電，產(chǎn)品工作原理框圖如下所示。3. 該遠(yuǎn)距離供電遠(yuǎn)端設(shè)備特點(diǎn)：遠(yuǎn)端供電設(shè)備采用先進(jìn)的磁飽和技術(shù)及功率補(bǔ)償技術(shù)，可以將輸入轉(zhuǎn)換為220V交流電壓信號(hào)，可以根據(jù)負(fù)載情況調(diào)整變換器輸入端電壓，既實(shí)現(xiàn)了交流電流環(huán)路與220V供電網(wǎng)絡(luò)的隔離，也完成了220V的精確穩(wěn)壓，設(shè)備具有極高的可靠性。產(chǎn)品工作原理框圖如下所示4. 遠(yuǎn)端設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)距離供電系統(tǒng)的局端在變電站內(nèi)將能源局域網(wǎng)配電系統(tǒng)與電網(wǎng)隔離，

6、輸出電流一般在10A以下，負(fù)載通過遠(yuǎn)端設(shè)備產(chǎn)生220V電壓使用，配電電纜可采用2×10mm²或2×6mm²進(jìn)行輸電，降低系統(tǒng)造價(jià)。高速公路沿線敷設(shè)多孔硅芯管是每一條高速公路都必建的一項(xiàng)設(shè)施，設(shè)計(jì)初衷是為后續(xù)新增光纜氣吹敷設(shè)或者對(duì)外出租所用，一般沿線都有多孔的預(yù)留，一般高速上都有多孔硅芯管長(zhǎng)期閑置，造成資源的浪費(fèi)。近年來很多高速建設(shè)單位已經(jīng)逐步在實(shí)施硅芯管電纜氣（水）吹的實(shí)施方案，目前已經(jīng)在陜西、湖南、河北等地有應(yīng)用，用以改造不很可靠的太陽能供電系統(tǒng)。目前硅芯管氣吹技術(shù)最大的實(shí)踐線徑2*35的鋁合金電纜，常規(guī)的2*6,2*10電纜硅芯管氣吹敷設(shè)已經(jīng)很成熟，

7、并且隨著施工工藝的進(jìn)一步探索，水吹技術(shù)可以將電纜線徑近一步加大，吹纜距離也可以近一步加長(zhǎng)。為供電系統(tǒng)施工提供更好的方案。電纜硅芯管吹放施工方法要求所選用的電纜線徑為圓型，且線纜不能太軟，所以適合目前比較流行且不容易被盜的鋁合金電纜的敷設(shè)。常規(guī)的電纜敷設(shè)方法一般采用人工挖溝、人工敷設(shè)再鋪沙蓋磚，甚至加水泥防盜塊等施工工藝，往往施工難度大，周期長(zhǎng)，造價(jià)高，運(yùn)營(yíng)期間電纜被盜以及施工挖斷事件也長(zhǎng)期困擾著高速公路運(yùn)維人員。距離供電設(shè)備和硅芯管電纜吹放敷設(shè)方法的結(jié)合應(yīng)用?？梢杂行У慕档透咚俟吠鈭?chǎng)監(jiān)控設(shè)備供電系統(tǒng)的造價(jià)以及施工和維護(hù)難度。5. 常規(guī)供電方案和遠(yuǎn)距離供電系統(tǒng)方案比對(duì)：常規(guī)供電方案舉例：設(shè)定距

8、離變電所距離1600米的地方有一套功率為7KW，電壓為AC220V的用電設(shè)備，那么在滿足壓降的情況下，則需要50mm2的銅芯電纜?？紤]前端設(shè)備多臺(tái)，盡量減少壓降，一般會(huì)選用YJV224*50型號(hào)的鎧裝銅纜，該型號(hào)電纜材料價(jià)應(yīng)該在70元/米左右，暫定70元/米，施工費(fèi)一般在15-20元之間，暫定17元/米，累計(jì)費(fèi)用為：（70+17）*1600=139200，如果供電設(shè)備更遠(yuǎn)，功率再增大些，那么造價(jià)是難以承受的。遠(yuǎn)距離供電設(shè)加鋁合金電纜供電方案：同樣設(shè)定距離變電所距離1600米的地方有一套功率為7KW，電壓為AC220V的用電設(shè)備，10mm2的鋁合金電纜載流量即可達(dá)到50A以上，完全滿足一般高速公

9、路互通一個(gè)方向的設(shè)備供電要求，并且由于采用遠(yuǎn)距離供電設(shè)備，并不會(huì)由于距離的增加而導(dǎo)致壓降的提高，因此可以采用YJHLV3*10鋁合金線纜，單相供電即可，選用該方案可以提供更遠(yuǎn)距離的設(shè)備供電，距離可達(dá)10KM以上。該方案的造價(jià)為：YJHLV3*10鋁合金電纜造價(jià)在20元左右，施工費(fèi)在20元左右，遠(yuǎn)距離供電局端設(shè)備安裝50000估算，遠(yuǎn)端供電設(shè)備按照8000元算，（20+20)*1600+50000+8000=122000。以上兩個(gè)方案簡(jiǎn)單比對(duì)后，感覺造價(jià)差不多，但是采用新技術(shù)的方案用料用工都節(jié)省很多，符合環(huán)保節(jié)能思路，并且在供電系統(tǒng)繼續(xù)延伸更遠(yuǎn)的時(shí)候優(yōu)勢(shì)會(huì)更明顯。6. 結(jié)束語：隨著技術(shù)的進(jìn)步和遠(yuǎn)距離供電設(shè)備的大量應(yīng)用，設(shè)備會(huì)越來越穩(wěn)定，造價(jià)也會(huì)越來越低，遠(yuǎn)距離供電系統(tǒng)和電纜氣吹施工工藝必將成為高速公路機(jī)電工程設(shè)計(jì)施工的常規(guī)方案。參考文獻(xiàn)：1王命平.高速公路機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備管理的創(chuàng)新探究 J.工程技術(shù)；全文版，2015（17）：2672江輝耀，高速公路發(fā)電機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)管系統(tǒng)J.科技創(chuàng)新