摘要：本文主要論述了杭州慶春路隧道高壓供電系統構成、10kV配電所規模、平面、電氣主接線(xiàn)形式、保護及控制、10/0.4kV變電所、應急電源系統、動(dòng)力設備供電、防雷接地等主要設計原則

    關(guān)鍵詞：越江隧道 供電系統 電氣設計

    1 概述

    杭州慶春路隧道深入江底約37m，全長(cháng)5352m，其中隧道主線(xiàn)全長(cháng)3024m。整條通道穿越錢(qián)江新城與錢(qián)江世紀城的中心地帶。分東西兩孔，南來(lái)車(chē)從東孔走，西孔供北往車(chē)輛通行，每孔兩車(chē)道，整條隧道雙向四車(chē)道，設計車(chē)速60公里/小時(shí)，3分鐘即可從地下穿越寬闊的錢(qián)塘江。本工程電氣設計包括供電與照明、BAS、FAS等系統設計，本文將主要介紹該隧道高壓供電系統構成、10kV配電所規模、平面、電氣主接線(xiàn)形式、保護及控制、10/0.4kV變電所、應急電源系統、動(dòng)力設備供電、防雷接地等主要設計內容。

    2 高壓供配電系統構成

    根據主體工程及電源情況，在江北、江南側各設一座10kV配電所，各所由當地電力系統接引兩路相互獨立的10kV電源供電。為與當地供電部門(mén)管轄范圍保持一致，江北、江南10kV配電所供電范圍以隧道中心里程為界，分南北兩段分別供電。

    江北10kV配電所設于江北工作井內，與工作井內雙臺變壓器10/0.4kV變電所合建，稱(chēng)江北10kV變、配電所。另在江北主線(xiàn)入口雨水泵房處設一座雙臺變壓器10/0.4kV變電所，各所分別由江北10kV變、配電所不同10kV母線(xiàn)各接引一路電源。

    江南10kV配電所設于江南工作井內，與工作井內兩座10/0.4kV變電所合建，另在江南主線(xiàn)明挖暗埋段設一座雙臺變壓器10/0.4kV變電所，各所分別由江南10kV變、配電所不同10kV母線(xiàn)各接引一路10kV電源。
在東線(xiàn)、西線(xiàn)隧道江心廢水泵房處，各設一座兩臺地埋式變壓器的10/0.4kV變電所。每座變電所兩條10kV電源線(xiàn)均由江北工作井內10kV配電所兩段母線(xiàn)分別提供。

    3 10kV配電所

    3.1 10kV變、配電所規模、平面及電氣主接線(xiàn)形式

    江北10kV變、配電所設于隧道江北工作井地下二層，設高壓配電室、控制室及10/0.4kV變電所。規模為10kV雙電源，二進(jìn)八出。10kV側主接線(xiàn)采用單母線(xiàn)斷路器分段接線(xiàn)，正常時(shí)兩路獨立的10kV電源同時(shí)運行，母聯(lián)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，當一路電源失電，母聯(lián)開(kāi)關(guān)自動(dòng)投入，由另一路電源對全所重要負荷供電。配電所八路饋出回路分別為：本所10/0.4kV變電所兩路，江北主線(xiàn)洞口雨水泵站10/0.4kV變電所兩路，東線(xiàn)、西線(xiàn)隧道江心廢水泵房變電所共用四路。江南10kV變、配電所設于江南工作井地下一層，配電所規模、平面及電氣主接線(xiàn)形式基本同江北。

    3.2 10kV配電所保護及控制

    3.2.1保護配置

    10KV配電所保護采用微機綜合自動(dòng)化保護裝置，各保護模塊分散設于10kV開(kāi)關(guān)柜內，該裝置具有10kV電網(wǎng)運行必需的保護、測量、控制、監控和指示功能，具有與遠方通信的條件。各回路保護設置情況如下：
10kV 進(jìn)線(xiàn)斷路器采用帶時(shí)限電流速斷、過(guò)電流、低電壓保護；10kV 饋線(xiàn)斷路器采用電流速斷、過(guò)電流、單相接地信號；10kV 變壓器饋線(xiàn)斷路器采用電流速斷、過(guò)電流、過(guò)負荷、溫度、單相接地信號；母互設母線(xiàn)絕緣監察。

    3.2.2監控系統

    江北、江南10kV變配電所設置獨立電力主控單元,作為隧道設備監控系統的兩個(gè)現場(chǎng)站。由設于高壓開(kāi)關(guān)柜上的微機綜合自動(dòng)化保護裝置完成對每回路的繼電保護、開(kāi)關(guān)量、模擬量實(shí)時(shí)數據采集、斷路器控制和事故記錄等 , 同時(shí)同步整理相關(guān)數據以備設于隧道管理控制中心的上位機收集 , 并時(shí)刻待命接受上位機指令。由隧道管理控制中心設備監控主機完成對配電所遙控、遙信、遙測、遙調等功能 , 實(shí)現配電所遠方監控、無(wú)人值守。

    3.3 交、直流電源

    兩座10kV變配電所各設一臺交流電源柜，電壓為～380/220V。兩路交流電源分別由設于兩段10KV電源母線(xiàn)的所用變壓器各接引一路,至交流電源柜自動(dòng)切換后供電。主要作為配電所內照明、動(dòng)力負荷和直流電源柜電源。

    在兩座10kV配電所各設一套直流電源柜，電壓為DC220V,主要作為配電所高壓開(kāi)關(guān)柜的操作電源和控制保護電源。直流電源柜采用高頻整流鉛酸免維護蓄電池直流裝置,該裝置由蓄電池屏和直流配電屏組成。由交流電源柜輸入兩路～380V 電源一主一備供電，輸出 DC220V回路，蓄電池容量為 65AH 。

    4 10/0.4kV變電所

    4.1 江北10/0.4kV變電所

    江北工作井內設一座10/0.4kV變電所，與配電所合建。設兩臺10/0.4kV變壓器，容量為2X1600 kVA 。正常工作時(shí)，兩臺變壓器同時(shí)運行，低壓主接線(xiàn)采用單母線(xiàn)斷路器分段接線(xiàn)，在低壓母線(xiàn)各設一組電容器，進(jìn)行無(wú)功集中補償，滿(mǎn)足功率因數不低于 0.9。當一臺變壓器停運時(shí)，另一臺變壓器能對全所一、二級負荷供電。負荷主要包括：江北工作井內全部動(dòng)力照明負荷、江北明挖暗埋段部分射流風(fēng)機、江北匝道出入口雨水泵房、江北匝道隧道出入口加強照明及北段隧道的基本照明、隧道檢修、逃生滑道、監控、通信設備等正常和消防負荷。
江北主線(xiàn)洞口雨水泵站處設一座10/0.4kV變電所，兩臺變壓器容量為2X400 kVA。正常工作時(shí)，兩臺變壓器同時(shí)運行，低壓主接線(xiàn)采用單母線(xiàn)斷路器分段接線(xiàn)。變電所供電負荷主要包括：雨水泵、北端明挖暗埋段部分射流風(fēng)機、通信設備、監控設備、主通道洞口加強照明、光過(guò)渡段、敞開(kāi)段及道路照明等。

    4.2 江南10/0.4kV變電所

    江南工作井內設兩座10/0.4kV變電所，與配電所合建。每座變電所設兩臺10/0.4kV變壓器，容量為2X1600 kVA 。運行方式和低壓主接線(xiàn)同江北工作井10/0.4kV變電所。負荷主要包括：江南工作井內（含隧道管理中心）全部動(dòng)力照明負荷、防淹門(mén)、江南明挖暗埋段部分射流風(fēng)機、及南段隧道的基本照明、隧道檢修、逃生滑道、監控、通信設備等正常和消防負荷。

    江南明挖暗埋段雨水泵站處設一座10/0.4kV變電所，變電所設兩臺10/0.4kV變壓器，容量為2X630 kVA 。正常工作時(shí)，兩臺變壓器同時(shí)運行，低壓主接線(xiàn)采用單母線(xiàn)斷路器分段接線(xiàn)。變電所供電負荷主要包括：雨水泵、明挖暗埋段射流風(fēng)機、通信設備、監控設備、隧道出入口段加強照明、光過(guò)渡段、敞開(kāi)段及道路照明等。

    4.3 江心10/0.4kV變電所

    東線(xiàn)、西線(xiàn)隧道江心廢水泵房處各設一座10／0.4kV變電所，每座變電所設兩臺地埋式10/0.4kV變壓器，容量為2X125 kVA 。變電所供電負荷為江心廢水泵房?jì)葎?dòng)力照明負荷。

    5 應急電源系統

    根據相關(guān)規范要求，本工程隧道內應設置應急電源供電系統，以確保隧道事故情況下，疏散及救援工作的安全進(jìn)行。應急電源供電系統供電范圍包括：隧道內應急照明、誘導指示、安全門(mén)標志、通信、監控設備等。監控、通信等電子設備采用集中式UPS應急電源裝置供電。隧道內應急照明電源采用集中式EPS電源裝置供電，應急備用時(shí)間均為2h。

    6 動(dòng)力設備供電

    本工程動(dòng)力設備較多，主要包括風(fēng)機、水泵等大容量設備，分散設于隧道內的通信、監控、檢修等小容量設備及設于管理控制中心的空調、電開(kāi)水器、監控設備等負荷。針對該工程特點(diǎn)，動(dòng)力設備供電采用放射式和樹(shù)干式結合的混合式供電網(wǎng)絡(luò )。隧道內的射流風(fēng)機、混流風(fēng)機及江北匝道洞口雨水泵等采用分組供電，即每組用電設備均由變電所低壓母線(xiàn)接引兩路獨立回路至用電設備旁，進(jìn)行雙電源切換后，再給該組內每個(gè)用電設備供電。其他軸流風(fēng)機、水泵等大容量用電設備，由變電所低壓母線(xiàn)接引獨立回路采用放射式供電，在大容量設備處設降壓軟啟動(dòng)裝置或變頻裝置；對于隧道內用電容量較小，比較分散的用電設備，由變電所引出動(dòng)力干線(xiàn)，采用樹(shù)干式供電方式對各用電設備供電。
一級負荷設備由接于不同低壓母線(xiàn)的兩路動(dòng)力回路各引一回電源至用電點(diǎn)附近的電源切換箱切換后供電。

    7 防雷接地

    江北、江南通風(fēng)井、隧道管理控制中心按二類(lèi)防雷建筑物標準進(jìn)行防雷設計。采用在通風(fēng)豎井、屋頂設避雷帶作為接閃器,并利用建筑內主鋼筋作引下線(xiàn),工作井下部基礎內主鋼筋作接地裝置。

    本工程隧道及主要建筑采用聯(lián)合接地體設計，防雷接地、強電和弱電系統接地裝置共用，并與建筑物鋼筋網(wǎng)相連。在兩工作井設綜合接地網(wǎng)，接地網(wǎng)由水平接地體和垂直接地體組成，并經(jīng)銅絞線(xiàn)或銅電纜引至強電系統和弱電系統接地母排，強弱電系統引線(xiàn)之間的間距大于20米，接地電阻不大于1Ω。在左、右兩條隧道內各敷設兩條貫通的專(zhuān)用接地銅電纜 , 與隧道綜合接地網(wǎng)絡(luò )可靠連通，隧道內強電、弱電設備的金屬外殼、金屬構架、電纜金屬護套等分別與接地干線(xiàn)可靠連通，形成良好的電氣通路。

    隧道洞口外沒(méi)有接入綜合接地系統的設備設置獨立接地體，防雷接地電阻不大于10Ω，保護接地不大于4Ω，低壓配電系統采用TN-S接地系統，設專(zhuān)用PE線(xiàn)。

    8 結束語(yǔ)

    該工程于2010年12月28日建成通車(chē)運行至今，電氣系統運行良好，為隧道正常運營(yíng)提供了供電。

    摘自《自動(dòng)化博覽》2011年第六期