对长距离高压电缆隧道中供配电方案的研究

张兴永，张卫东，高 盛，高 原，刘 冰（国网山东省电力公司淄博供电公司，255300）



对长距离高压电缆隧道中供配电方案的研究

张兴永，张卫东，高 盛，高 原，刘 冰
（国网山东省电力公司淄博供电公司，255300）

摘要：电缆隧道是长距离电力输送的主要设施，其安全性和稳定性直接影响着城市供电的质量。因此，电缆隧道供配电问题就成为人们关注的焦点，本文对长距离高压电缆隧道中供配电方案进行深入研究，试图为之提供行之有效的可行性建议。

关键词：长距离；高压电缆；供配电；方案

0 引言

我国城市建设的高速发展的今天，地面空间设计趋于完善，这样一来，传统的高架电缆线逐渐被电缆隧道所取代，而且电缆隧道在电力建设中的作用越来越突出。但是根据工业生产和民用负荷的特点，长距离高压电缆隧道仅在工作井内相对集中，在隧道沿线则较为分散，因此，需要科学、合理的对长距离高压电缆隧道供配电系统进行设计研究。

1 长距离高压电缆隧道的技术评价

电力电缆主要是进行电力传输，常用于地下电网、发电站以及水下输电线。随着我国城市发展的快速发展，人们日常生活和工作对电能的需求量也越来越高，而且电缆的比重也逐渐增加，这就使得电力电缆在供配电系统的主干线中用来传输和分配大功率电能的设备。在进行长距离高压电缆隧道供配电设计之前，首先按需要对隧道负荷的分布以及类型进行详细分析，以便更好地制定出供配电设计方案。

长距离高压电缆隧道中的主要电力负荷包括导线、电缆、排水泵、送风机、火灾报警装置、监控设备以及通信设备等其他电气设备中通过的功率和电流，电力负荷并不是恒定不变的，而是根据时间的长短发生变化的。因此在进行长距离高压电缆隧道供配电系统设计时，不能简单地把各用电设备的容量加起来作为选择导线、电缆截面和电气设备容量的依据，这种设计思路并不科学，如果设计的负荷量过大，使设备欠载，经济效益不理想；如果负荷较小，则会出现过载运行，导致过热绝缘损坏、线损增加，影响导线、电缆或者电气设备的安全运行，严重时，会造成火灾事故。为避免这种情况的发生，在长距离高压电缆隧道供配电系统设计时采用一个假定负荷即计算负荷来表征系统的总负荷应。用计算负荷来选择导线、电缆截面和电气设备比较接近实际，因为计算负荷的热效应与变动负荷的热效应是相等的。

计算出具体的负荷值后，就需要对不同的负荷值进行分类，从而确定供配电系统的线路数量。根据长距离高压电缆隧道的使用性能及其重要性的不同，对负荷类型进行三级划分，其中消防报警、隧道监控、安防通信等负荷划分为一级；通风系统、隧道区域和工作井照明系统以及排水泵为二级负荷；检修电源和其他非主要负荷一并划分为三级。明确长距离高压电缆隧道的负荷等级后便于供配电方案的设计。长距离高压电缆隧道如下图1所示：

图1 长距离高压电缆隧道

2 长距离高压电缆隧道供配电的设计方案

长距离高压电缆隧道供配电的设计需要结合实际情况，从整体出发因地制宜，综合考虑电容量、供电环境因素以及负荷性质制定出科学、合理的供配电设计方案。下面就对长距离高压电缆隧道供配电的设计方案进行详细分析：

2.1 设计原则

长距离高压电缆隧道在设计过程中必须要满足施工的安全性、技术的先进性、经济的合理性以及能耗的节约性。施工材料和设备需要选择符合国家和行业标准的材料，选择先进的低能耗供配电设备，对于一些创新型技术需要经过详细的论证和评估后才可以使用。长距离高压电缆隧道供配电系统在后期维护阶段需要与时代的发展结合起来，形成可持续发展的设计需求，要求设备具备扩展性和兼容性原则，方便设备在后期的升级和性能的提升。

2.2 供配电的设计

长距离高压电缆隧道的设计采用复合开关环网式配电，能够在正常情况下承载和开关电流的设备，采用干式变压器、SF6负荷开关柜以及低压柜组成分散式配电装置。根据负荷类型对电缆隧道进行负荷分区，每一个区域内设置一个工作井，并且在环网电缆线路的连接点处设置联络开关，充分利用供配电设备的延迟性对停电区域的负荷进行有效转换。如果电缆隧道在某个区域内发生故障，环网式配电系统就会立即启动，将该区域内的故障进行有效隔离，然后确保线路正常的区域正常供电。复合开关环网式配电系统可以对长距离高压电缆隧道进行实时保护，有效的解决了传统集中保护设备不稳定、保护不及时的缺点。此外，在长距离高压电缆隧道中还配备有调度监控系统，可以对隧道中故障的区域进行准确定位，并与及时有效的采取应对措施。

2.3 隧道通风的设计

长距离高压电缆隧道是一个封闭式环境，因此需要有合理的通风系统以及消防排烟系统确保隧道内部有一个良好的空气环境。隧道的通风设计过程中，其排风量需要满足供配电设备的正常运行，而且要尽可能的降低对环境造成的不良影响。通常情况下隧道通风口之间的间距要保持在500m以内，并且在市政规划的基础上尽可能地将隧道通风口与工作井相结合，设置在绿化带中，通风口突出绿化带表面约1m的位置，每一个通风口控制300~500m的范围，其正常温度区间应该保持在30℃~35℃之间。当隧道内的温度高于33℃时，启动通风设备，当温度低于33℃，并且恒温保持20min后可以关闭通风设备。

2.4 照明系统的设计

长距离高压电缆隧道的照明系统主要分为隧道区域和工作井照明两大部分。隧道区域内的照明系统较为复杂，在设计方面除了需要考虑后期维护以外，还要综合考虑节约能耗和成本控制等因素。因此，在设计过程中可以采用分布式或者分层式结构，在照明设备的控制箱内预留有I/O接口，可以与监控系统互联，通过现代通信系统实现对隧道照明设备的远程控制。

3 总结

综上所述，随着我国电网建设的不断发展，长距离高压隧道电网的分布越来越广，对其设计方案的研究也更加深入。本文就在此基础上，对长距离高压电缆隧道中供配电方案进行了详细研究，首先介绍了长距离高压电缆隧道的技术特点，然后从设计原则、供配电方案、通风系统以及照明系统四个方面对其进行了重点研究，为日后电缆隧道的发展提供有力依据。

参考文献

［1］梅珍，胡江波.长距离高压电缆隧道供配电方案［J］.水电与新能源.2010（03）

［2］林崇华.对高压电缆施工中应该注意的几个问题研究［J］.低碳世界.2013（16）

［3］方建.桥上高压电缆防震分析［J］.广东科技.2012（03）

［4］吴让新，张苏，段尚琪. 电缆隧道集中监控系统的应用［J］.云南电力技术. 2011（01）

［5］金金元.新型高压电缆快速充气试验装置的设计［J］.光纤与电缆及其应用技术. 2014（01）

Long distance high voltage cable tunnel supply and distribution research program

Zhang Xingyong，Zhang Weidong，Gao Sheng，Gao Yuan，Liu Bing
（State Grid Power Company in Zibo， Shandong Province power company，255300）

Abstract：Cable tunnel is the main long-distance power transmission facilities， which directly affects the security and stability of the quality of the urban supply.Therefore，the cable tunnel supply and distribution issues become the focus of attention，the paper long-distance high-voltage cable tunnels in supply and distribution scheme in-depth research，trying to provide them with effective feasible suggestions.

Keywords：Long distance； high-voltage cable；supply and distribution；program

作者简介

张兴永，男，1985- ，本科，国网山东省电力公司淄博供电公司，工程师，从事电缆运维管理方向的研究。