市政长隧道低压电气设计与计算

吴剑青 李亚芳

摘 要：市政长隧道低压电气需要有一定的热稳定性，所以实际电气设计与计算过程中，需要针对市政长隧道中供配电设备及供电线路的特征，合理选择用电的负荷和低压断路器，这样才能选择最佳的出线电缆线径，计算单相短路电流和进行选择保护，达到最终的热稳定性目的。本文笔者对市政长隧道电气低压设计与计算进行了综合的探讨。

关键词：市政长隧道；低压电气；设计；计算

众所周知，市政长隧道具有的优势是无可比拟的，如优化道路、拉近交通距离、合理提升车速及康地震灾害等等。所以在目前土地越来越紧张的背景下，应用的频率越来越高。但从目前市政长隧道低压电气设计的情况来看，还是存在着种种问题。所以，需要合理坚持市政长隧道配电设计理念和原则，对其供电能力及配电的长度进行全面的分析，这样才能针对实情设计出满足市政隧道需求的安全、可靠、经济适用的低压配电方案，促进我国相关事业的顺利发展。

一、具体分类及用电负荷分析

1、城市隧道的具体分类

城市隧道的具体分类可以按照用途来分类。用途是可通行危险化学品等等的机动车，可以分为三大类，其一类为长度大于1500米，二类是长度大于500小于1500米，三类是长度小于500米；用途是仅让非危险化学品等等机动车通行的，可以分为四大类，一类的长度需要大于3000米，二类需要是大于1500米而小于3000米，三类是大于500米而小于1500米，四类是长度要小于500米；用途是仅让人行或者非机动车通行的，分为两类，其三类是长度需要大于1500米，第四类是长度要小于1500米。

2、一二类隧道需要达到的供电要求

对于上面介绍的一二类隧道而言，需要按照消防用电的规格来进行一级负荷供电，可以将一级负荷作用于独立电源的用电设备和低压双电源的切换装置位置，运用双电源自动切换式的模式。此模式作用下，其中一个电源如果存在故障情况，就不会对另外的电源造成任何的影响与损害。

3、用电负荷分析

第一，针对用电负荷而言，其分類主要有隧道照明、消防应急照明、交通信号、PLC控制系统等等。其中电气负荷的分布方式采取的是沿隧道以带状长距离、分散及非均匀的相对对称而存在。电气负荷的分类主要以两种方式存在，即运营通风和日常照明，其他的弱电用电负荷都十分的小，但它的负荷性质却十分关键，设计过程中必须要考虑到后备应急电源这一点。

二、市政长隧道变电设计

这里所指的变电设计是隧道变电所与箱式变电站。对于前者而言，需要将10KV总配设置在洞口处，分变电室设计于隧洞中，而每个变电室供电的半径都需要控制在750米以内；对于后者而言，需要遵循成组风机的设置原则，风机的低压供电干线半径要小于500米，照明供电臂需要在达到电压降指标及长线路单相接地保护规格之时，确保其长度小于1500米。同时要选择干式变压器和电容器及真空断路器，这样才能符合隧道对相关设备的干式无油化要求。此外，维护及监测空间必须要进行合理的设计。隧道中的变电所与箱式变电站设计时必须要考虑到防排积水及通风两个方面，确保其防护等于处于IP55状态中。

三、合理对用电负荷与电流进行计算

需要计算的用电负荷与电流有很多，如设备的容量、计算电流及尖峰电流等。所以针对照明的用电负荷方面，可以巧将光源的额定功率加附属设备功率结合起来进行计算，合理计算出需要的电流数。针对风机及水泵用电负荷方面，需要先将每台设备的容量计算与掌控好，这样在得知总用电功率之时，自然能快速算出最终的电流数。此外，计算过程中需要允许电压出现偏差，并要按照最合理的计算规则进行计算。

四、合理选择断路器及低压电缆

一般是分为小型、塑壳、万能断路器三种。断路器是配电回路设备的电源控制及保护开关，低压断路器的性能及可靠性直接会影响电网运行的稳定性，相关设备人员的安全性，必须要对断路器进行合理的选择，当然想要达到此目的就需要在设计过程中加强研究与计算的力度。可以选择限流式断路器，其断路器具有在短路电流未达到顶峰期值前就被完全分断的优势，能最大限度的减少预期的能量，自然能确保电网、电气设备的机械力、焦耳能量得到合理的减少。

对于低压电缆方面的选择而言，需要非常的慎重，所以需要从敷设方式和环境条件两个视角来选择导体的载流量，并要使其处于不小于计算电流的状态中。当然还需要保证选择的导体要符合线路保护的最低需求。

五、线路末端单相接地短路电流的计算分析

计算方式：Id=Un/√3/Zphp，其中Un是线电压，Zphp是相保阻抗。为了让线路可靠的切断接地故障电流，线路末端最小短路电流需要不小于断路器瞬间的脱扣器整定的1.3倍。

六、导体需要具备的特征分析

配电回路发生短路故障的过程中，其电流通过保护装置和被保护导体，保护装置会快速进行动作，会快速切断供电回路，对导体有较强的保护作用。但保护装置一般会有固定的动作时间，此时间段内，导体必须要具有承受断路电流热效应的能力，这样才不会发生意外的事故。所以当断路持续时间小于5秒时，需要对其热稳定性进行测试，测试方式是S≥I/K√t。

【总结】

首先，对于市政长隧道，需要合理设置变电室，控制低压侧线路的供电半径，使开关和电缆线路处于合理的经济状态，提升用电保护和安全度。其次，断路器需要以符合性质为中心，选择短延时脱扣整定电流和瞬间脱扣电流，发挥对线路的保护及安全用电作用。再次，选择最小热稳定电缆截面，提升设计的经济效益。最后，针对实情合理调整保护整定值，提供良好的隧道用电环境，为社会的可持续发展奠定扎实基础。

参考文献：

[1]铁路特长隧道的中压配电方案研究[J].李学刚.高速铁路技术.2013（02）

[2]短路热稳定校验计算方法分析[J].李鹏飞，王滨.智能建筑电气技术.2011（01）

作者简介：

李亚芳女199108助理工程师毕业于绍兴文理学院现就职于杭州中腾市政工程设计咨询有限公司自动化本科学历

吴剑青男19880427助理工程师毕业于浙江机电职业技术学院现就职于杭州中腾市政工程设计咨询有限公司电气工程本科学历