供电工程与变电站节能

一、前言
    供配电系统是高速公路机电工程四大系统之一，为收费、监控通讯、通风照明三大系统设施提供电源。供电系统规模与前期投资、后期能源消费密切关联。本公司对多种供电模式做调查研究，在六潜高速公路大量的隧道得到应用。

二、隧道供电设计施工存在的问题
    1.从多地取电接电协调难度大
    山区高速公路通常有多座隧道，通常是一座隧道设计一座变电站，稍长的隧道设计两座变电站，在一条路段上就有几个到十几个变电站要从不同的乡、村接用电力，由于接电线路数量多、分布广，建设单位协调工作量大。某些情况下，主体工程完工，临时线路供电被中止，后续施工就没有电源可用。

    2.供电线路故障率较高
    由于山区架空线路穿林越岭，迂回曲折，因而由雷电风雨自然现象引起的故障难以预测；农村用电大都集中与同一时间段，因而电压波动大；农村架空线路用户多，一条线路往往接有几个变压器，其中多条线路往往都源于同一乡站主变，有的就是农村公共线路的延伸。这些线路的管理都给路段营运管理增加了负担。由用户的人为因素引发的故障也属常见现象。

    3.隧道变电站利用率低
    实际运行中，多数时间里很多变电站都是低负荷，甚至空载，这种现象引起功率因数低下，最终导致每月功率因数罚款，尽管用电量甚少也要支付高额基本电费。从调研情况看，对于节能问题，关注重点往往集中在变压器质量、隧道照明方面，而变电站利用率低引起的后果未能引起注意。

    4.隧道备用电源投资大
    实际上隧道只能得到一路市电，备用电只能依靠柴油发电，如果按标准设计，备用电源投资较大。一般为了减少投资，通常不设柴油发电，或以昂贵的UPS、EPS替代，有的EPS都不用，完全没有备用电。

三、供电与变电站节能技术研究
    1.调整供电工程设计程序
    为了避免前期供电设计与地方电网的不协调问题，减少重复建设返工浪费问题，本公司研究归纳供电设计与施工的优化程序如下：

 

采用优化程序，提前将供电线路一次建设到位，解决了历史线路的申报与拆除等问题，有利于建设方和施工方。

    2. 扩展中压供电范围，实现一处接电多点用电
    （1）采用中压电缆供电，中压电缆自身具有高性能绝缘保护和防机械损伤保护，且敷设在相对安全的隧道电缆沟下层，遭受雷击过电压、机械力损害几率低；而架空线路长距离暴露在高山大气环境中，易发生事故。

    （2）集中建一个变电站，为相邻变电站供电。在适宜位置建一座接受地方电力的变电站，利用隧道电缆沟作为电力通道，为几个相邻隧道变电站供电。如架空线路与中压电缆方式相配合，可以更多地扩展中压供电范围，大幅减少地方电网的供电线路数量和长度。即可减少建设投资，又减少供电协调。

    （3）采用发电升压技术为邻近隧道提供备用电源，发电机一机多用
    通常长大隧道柴油发电机输出电压是400/230V，如果输出电压经升压变压器，升至10 KV电压，就可以把备用电源一中压方式送人邻近隧道，构成一台发电机为几个隧道供电的备用电源模式。其经济效益和安全保障得到改善。

    （4）直流供电LED灯与直流电源配套应用
    随着大功率LED技术的快速发展，LED灯用于隧道基本照明越来越多。LED灯光源是由直流供电的，由于隧道只有交流电源，厂家设计交流与直流变换装置，变换装置增加了功耗和成本。本公司研究认为：对于中短隧道可以利用太阳能输出的直流，直接给直流LED灯供电，免去了太阳能直流转换交流环节以及LED交流转换直流的环节的技术复杂性。如果再配以市电供电的直流电源补充，将构建一套小型不间断供电系统，使太阳能在隧道照明中得到充分利用。这一方案已在六潜高速狮子尖隧道应用。