供配电系统在高速公路中的应用

2021-04-02卢烨

中国公路 2021年19期

卢烨

（福建省高速公路集团有限公司龙岩管理分公司，福建龙岩 364000）

一、高速公路供配电方案研究

首先应建立科学合理的评价机制，在综合考虑供配电系统经济性和可靠性等指标的基础上，确定高速公路供配电方案，并研究方案的具体应用效果。

供配电方案的科学性和合理性，直接影响整个高速公路的建设成本、运营成本及电能损耗等。如果其中任何一环出现问题，很可能波及整个供配电网络，从而引发重大安全事故，对行车安全造成严重威胁，同时也会让国家遭受经济损失。因此，有必要深入研究供配电系统在高速公路中的应用，着力提升供配电系统的可靠性和安全性。

（一）可靠性评估的原理

在评估高速公路供配电系统的可靠性时，可充分应用马尔可夫模型，该评估法可在一定程度上降低可靠性评估计算的复杂性，让可靠性评估变得更加简单，同时还能有效提升供配电系统在高速公路中的应用水平。

（二）明确供配电网可靠性分值

梳理国家颁布的相关文件中对电力系统可靠性的具体要求，并在此基础上分析数据，通过应用计算公式及理论知识，得出供配电系统可靠性分值和可靠性水平中的对应关系。

二、供配电系统在高速公路中的应用研究

（一）变压器合理位置分析

在综合考虑各种因素的基础上，确定高速公路照明变压器的合理安装点位，然后结合科学系统的理论研究，分析变压器的预期应用效果，以确保供配电方案安全、合理、节能。以高速公路隧道为例，应按照不同间距安装变压器，并计算出变压器在正常运行时所消耗的电能数值，以及需承担的具体费用。然后，通过分析耗电量及费用等数据，比选最优的供配电方案，从而确保该方案在应用过程中发挥最大价值，促进高速公路建设事业健康稳定发展，响应国家“低碳环保、节能排放”的号召。

（二）EPS 和USP 应急电源设备应用分析

在高速公路上配备应急电源设备，是一项非常重要的工作，本文仅选取两种常见的应急电源设备进行可靠性和能效测试。

在试验过程中，重点关注设备的能耗损失和失电切换速度。对比两种应急电源设备的节能效果时，可将其放到整个照明系统中，并安装相关的电能计量设备，在确保两种设备同时使用的前提下，如实记录运营过程中设备的能耗情况，最后结合试验情况和检测数据判断节能效果，同理该方法还可用于EPS切换速度实验。试验结果表明，EPS和UPS应急电源设备均有集中能耗的作用，但USP设备比ESP设备消耗的电能高。

对于EPS应急电源设备，可利用数字储存示波器来抓取静态开关切换瞬间出现的电压波形，并自动存储波形，确保切换速度能很好地展示出来。在切换设备时，注意观察电压正弦波的形状是否完整，有无断点出现；切换过程中设备是否正常，灯具是否熄灭，如切换设备后，灯具只是轻微闪动，并没有熄灭，说明后续不会影响到高速公路整体的运营安全。

（三）调压调流设备的节能分析

高速公路供配电系统除了为司乘的安全行车提供保障外，对实现节能控制和节能减排也具有重要的现实意义。

研究发现，在用电低峰期时，如午夜时电网的电压会比较高，富余的电压会让用户的电费增加，还会影响灯具的使用寿命。对于高速公路，应重点加强照明要求不高时的节能工作力度，可将调压调流设备充分应用于高速公路供配电系统，在照明回路中安装计算电能的设备，通过调压器把电压输送到照明回路中。分析设备的节能效果时，需要详细记录一段时间内不同电压下的能耗情况，以确保分析结果的参考价值。

三、我国高速公路供配电系统运行中的问题

（一）雷电过电压

雷害事故是我国高速公路供配电系统运行中的常见事故，由于我国高速公路供配电系统大多为架空输电线路，且多分布于市郊或人烟稀少的地区，使得线路被雷电击中的可能性增加。如果线路被雷电击中，过压电波就会顺着线路传输到配电所和变电站，而数百或数千安的雷电流也会随之产生，造成导线熔断、绝缘子炸毁等严重后果。另外，还有可能产生非常高的雷电过电压，引发停电事故和系统绝缘故障。

（二）输电线路发热损坏

输电线路或其他器材因温度过高损坏，也是我国高速公路供配电系统运行过程中出现的常见问题。如果不及时处理，后期供配电系统会出现更严重的故障。

（三）污闪

在高速公路供配电系统中，污闪问题经常被人们忽视。为确保高速公路供配电系统安全有效运行，相关部门必须采取强有力的措施预防污闪事故，并提升事故发生后的应急处理能力。

四、高速公路供配电系统存在问题的预防和解决措施

（一）应用防雷技术

为防止雷电对高速公路供配电系统造成损害，应加强防雷技术的应用，可以建立一套由拦截、疏导及引导入地等环节组成的完整防雷击系统。在设计供电线路时，应结合实际情况（区域环境、温度等）选择合适的防雷系统，确保高速公路供配电系统具备防雷能力，杜绝或减少后期运行过程中发生雷击的可能性。

（二）供电线路的发热预防技术

在设计施工前，应合理预估用电设备的容量，确保供配电系统符合该路段的承载能力要求，同时在关键位置安装防过载保护装置，最大程度保护线路和设备不受损坏。在供配电系统运行过程中，还要定期检查线路和设备的温度，分析供电线路的负荷情况，加强对线路节点的关注，并结合实际情况对供配电系统进行微调，避免因线路超负荷引发的温度过高及闳烧毁问题。