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【摘要】随着我国的城市的高速发展，高效而快速的通行需求越发重要。城市各类主干道中的隧道工程优势明显，方便人们出行的同时，带动了当地区域经济的发展。但便利的同时也时常伴随着各类安全隐患，因此对市政隧道工程设计内容中涉及的供电、消防以及交通安全设施等可靠性和稳定性关注度逐渐提高。我国的市政隧道工程仍处于高速发展中，供配电系统的安全与可靠运行是关键，因此在隧道工程设计时要充分考虑其负荷等级、负荷容量及相关设计内容，确保工程完工时的整体质量能够达到标准。本文从市政隧道工程供配电系统的自身特点并结合相关规范入手分析，探讨电气系统设计存在的问题和解决办法。
1引言
对市政隧道工程来说，供配电系统是整个工程后期使用和安全防范不可或缺的部分。在具体设计和建设中，各类安全设施的供电均需高可靠性的设计和严格、规范的施工质量，因此，隧道工程中供配电系统对工程建造的意义重大。
2市政隧道工程供配电系统的特点
2.1较高的供电可靠性
在市政隧道工程中，供配电系统与其他工程不同，较为复杂，需要保证供电系统的可靠性、稳定性及安全性。如果在运行过程中出现问题，对人们的生命安全和公共财产都会造成较大损失。市政隧道工程为城市重要密集性交通通道设施，根据相关设计规范及行业标准，部分配电系统需按一、二级负荷进行设计。除了采用2路不应同时受到损坏的双重电源供电外，还可以设置其他电源作为备用，比如柴油发电机组、直流蓄电池组等，以此来保证供电过程的可靠性[1]。
2.2系统运行设备多
市政隧道工程多数为规模大、环境复杂的建设，在实际设计过程中所涵盖的设备较多、系统较复杂，例如各类通风、消防、排水、交安设施、照明设施等。
2.3严格的质量控制
由于各类设备和系统多，运行环境的苛刻，出现安全隐患的几率相应增加，因此，整个供配电系统设计和设备选型时需选用性能稳定、可靠性高、耐用性强及环境适应性强的设备。以此来增强系统的可靠性和稳定性的，降低设备在后期运行过程中出现问题的概率，确保满足隧道工程的实际需求。
3市政隧道工程供配电系统的电气设计
3.1主供电源和备用电源的选择
为保证供电系统的高可靠性，在系统外部主供电源的选择时，应尽可能选择2路引自上级不同区域变电站的10kV电源作为主供电源，以保证2路电源不会同时受到损坏；同时，根据工程实际和投资，可选择备用柴油发电机作为备用电源[2]。
3.2合理设计系统的形式
根据工程规模、负荷容量及设备，合理选择供配电系统的形式，如双变压器+单母线分段+备用柴油发电机系统等。涉及安全系统的供电设计，如消防系统、火灾报警系统及交通安全系统的供电设计，设计时应充分考虑其可靠性高及安全性，在系统回路供电时采用双回路供电，并在系统末端设置双电源自动切换装置，保证系统的供电可靠性。同时，在合理的供电半径、线路压降损失范围和线路保护灵敏度满足规范要求的前提下，采用放射式线路直供模式，减少系统配电级数，降低系统故障因素，提高可靠性。
3.3合理设置应急电源隧道工程需防患于未然，在突发情况来临时有足够的应急电源应对，避免消防方面、应急照明、交安设施等设备在突发情况时无法使用。常用的应急电源主要有柴油发电机组、EPS应急电源、在线式UPS系统以及自带蓄电池的应急照明灯具等。根据不同系统不同负载的类型，合理选择备用电源[3]。如应急照明系统可选用集中式EPS应急电源供电；主要消防泵类、风机类可选用柴油发电机作为备用电源；交安设施及管理用房内的各类电子通信设备、监控设备等可采用在线式浮充电的UPS供电。
3.4合理设置变压器的台数及容量
市政隧道工程的规模、长短不同，总负荷计算也不尽相同。根据各类负荷的计算，合理选择变压器容量和变压器台数，对系统供电可靠性及稳定性至关重要。如变压器容量选取的负荷计算应分常规负荷、一级负荷、二级负荷，其中消防负荷不计入常规负荷计算中，但消防负荷及其他一二级负荷应作为变压器选择的重要依据和要求。在进行相关负荷计算后，综合考虑变压器的经济负载率等因素，合理选择变压器的数量和容量。
3.5系统中的各类保护设计
对整个供配电系统来说，各类保护装置必不可少，完备的保护装置能够确保电力系统安全稳定运行。对核心变配电系统，10kV系统合理设置机电保护装置，选择真空短路或负荷开关与熔断器组合的保护模式；合理选择低压系统，如TN-S、TN-C-S等。设计时需根据负载性质和重要性的不同，合理配置和选择该配电回路的保护性元器件及元器件的特性。同时在系统设计时，充分实现远程化、无人化及自动化的要求，为后期系统智能化预留相关接口及信号接点[4]。
3.6设计供电线路
在之前的市政隧道工程电气线路敷设中，各类强电线缆的敷设采用紧贴隧道一侧悬挂在隧道壁上，处于较高位置的电缆或者穿过墙体的电缆，由于防腐措施、保护不到位，导致线路损坏或短路，也有因剐蹭、挤压等问题造成的供电线路故障。在现有工程设计中，一方面可采用电缆保护套加强防腐保护，在电缆搭接处做好防腐保护，同时尽量将线路设计在利于防腐检查的地方，降低施工人员检查设备的难度；另一方面考虑交通运输问题，结合实际情况，确定适宜的线路铺设方案，避免线路在隧道运行过程中的损害。
4市政隧道工程中供配电案例分析
4.1仁新高速公路青云山市政隧道供电方案
青云口隧道全长约6km，覆盖韶关市和河源市两个城市，隧道内耗电量大，若停电，会产生严重后果和经济损失。如果供配电电源线发生故障，应该适时连接其他电源线。该项目属于京云山隧道段隧道群，远离周边能源资源，为优化资源利用，应先建35kV变电站，建成后，将建设庆云山隧道、李东隧道和平山隧道，除了周边站点的临时供电用能负荷和工程竣工后的永久用能负荷外，还节约了能源。
4.2设计图解及优化过程
青云山隧道入口在韶关市文源县，隧道出口在河源市连平县。在初步设计中，该市的电力公司建议不要使用跨区域电力供应，青云山隧道位于深山上，超出了周围10kV电力线的范围。因此，在京云山隧道山下端建设一座35kV变电站，电力来自天心110kV翁源变电站，坪山、立东隧道10kV电力来自新建变电站，35kV变电站、110kV连平变电站、井头隧道、石子旗隧道、东新隧道、龙街停车场由新建变电站10kV供电。评估专家一致认为，这两个新建的35kV变电站连接成本高且昂贵，应该在下一个设计阶段优化生产线的设计。可以结合道路的整个建设周期，适当考虑建设能力和持续运营能力的结合。针对专家对项目预评估的建议，培训部组织了能源规划单位，在建筑图纸设计阶段，与大关电力办和仁品电力办进行联络协调，开展远程协助和现场勘察，并得出结论。
4.3方案分析
隧道能源概念一直是技术规划的核心，电路的选择还必须从设计的复杂性、电源的可靠性、设计的成本和负载能力四个方面来考虑。初步供电规划预计：为给京云山隧道等供电点供电，将在韶光和河源建设两座变电站，各建10kV线路。这种供电方式的优点是供电可靠，但施工复杂，造价高，两市之间工程复杂，存在一些安全隐患。但是工程能够有效解决市政隧道工程的供配电问题，提高隧道运行的安全性。5结语综上所述，市政隧道工程中的供配电系统是隧道运行安全稳定的重要保证，也是基本前提，在面对突发紧急情况时起到至关重要的作用。在对市政隧道工程供配电系统的设计过程中，必须要重视建设的安全性、可靠性及稳定性。确保使用设备的稳定性，结合经济实用等方面综合考量。此外，设计过程中还要加入新技术与改进方案，提高供配电系统的实用性，促进市政隧道工程供配电系统设计的与时俱进。
参考文献
[1]陈光勇，张欣欣.公路隧道无级调光技术下照明配电回路设置及控制方案[J].中国交通信息化，2020(S1):172-174.
[2]黄正荣，魏佳北，李阿雷，张新斌.高速公路隧道照明及供配电节能的思考[J].工程技术研究，2020，5(12):213-214.
[3]卢毅，王艺新，蔡蕾.集中式隧道照明直流配电技术研究[J].公路交通科技(应用技术版)，2020，16(3):303-306.
[4]丛桂俊.市政隧道工程中供配电系统特点以及电气设计[J].建设科技，2018(1):129.
作者：陈刚 单位：中国市政工程西南设计研究总院有限公司
