隧道供配电系统设计课件

1、隧道供配电系统设计1.一般规定1 . 1 供配电系统的设计内容隧道供配电系统的设计内容包括高压输电线路、高压配电系统、低压配电系统、备用电源系统、变电所、电力设备的选型等设计内容。不同的隧道，其供配电系统的设计规模、设计内容不尽相同，应依据拟建项目的实际状况及隧道交通工程级别合理确定隧道供配电系统的设计内容。 1 . 2 供配电系统的设计原则应做到保障人身平安、供电牢靠、技术先进和经济合理。应符合国家现行的有关标准和规范的规定。必需从全局动身，统筹兼顾，依据负荷性质、用电容量、工程特点犯地区供电条件，合理确定供配电系统的设计方案。供配电系统的设计应依据工程特点、规模和发展规划，做到远近期结合，

2、以近期为主。应采纳符合国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气设备产品。2.隧道负荷分级及供电要求2.1隧道重要电力负荷分级表2 . 1 隧道重要电力负荷分级序号电力负荷名称负荷级别备注1应急照明一级特殊重要负荷2火灾报警一级特殊重要负荷3机电监控一级特殊重要负荷4电光标记一级特殊重要负荷5基本照明一级6轴流风机一级7射流风机一级8消防泵一级9防火卷帘一级10加强照明二级11过渡照明二级12电拌热三级亦双电源供电131415隧道是马路交通的要道，隧道的应急照明中断供电，隧道内突然漆黑一片，简洁出现车辆追尾、碰撞等重大交通事故，造成人员伤亡和交通堵塞。隧道的交通监控设施、电光标记、通风及

3、照明限制设施、紧急呼叫设施、火灾的检侧、报警、限制设施及中心限制设施中断供电，监控中心无法了解隧道的运行状况，对经过隧道的车辆难以刚好进行引导、指示、限制，将造成交通堵塞。若此时隧道内发生火灾、交通事故等，监控中心将无法确定隧道内事故发生的详细位置，难以合理地调度人力、物力进行施救，将扩大事故的发生面，造成更严峻的政治影响和经济损失。所以，上迷隧道电力负荷列为一级负荷中特殊重要的负荷。其中，交通监控设施包括车辆辨别器、摄像机、区域限制单元、可变限速标记、车道指示器等。隧道的消防水泵中断供电，在隧道发生火灾时，消防泵无法正常供水，火势难以得到限制，将造成更多的生命、财产损失，因此消防水泵列为一级

4、负荷。基本照明是指隧道照明系统中除入口段、过渡段、出口段加强照明以外，整座隧道按中间段亮度要求布设的照明灯组成的照明系统。基本照明是维护隧道正常运行的主要设施。当隧道长时间在低于基本照明的亮度条件下运行附，将影响行车平安，因此基本照明列为一级负荷。满意排烟须要的隧道风机，可以将大量滞留在洞内的烟雾刚好排出洞外，保证行车平安，并且在火灾时可起到限制火势及烟雾漫延的作用，对争取救灾时间及保证人员平安撤离意义重大。所以该部分风机列为一级负荷。除作为一级负荷以外的其它射流风机在隧道正常营运时可以削减甚至消退隧道内的烟雾，保证行车平安。所以该部分射流风机列为二级负荷。2 . 2 隧道供电要求1)隧道一级

5、负苟的洪电电源应符合下列规定：隧道一级负荷应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。一级负荷容量不大时应优先采纳从邻近的电力系统取得其次低压电源，亦可采纳应急发电机组作为备用电源。对于隧道一级负荷中特殊重要负荷，除上述两个电源外，还必需设置不间断电源装置（于即作为应急电源，并严禁将其它负荷接入应急供电系统。2) 隧道二级负荷的供电系统，宜由两回线路供电。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回 6kV 及以上专用的架空线路或电缆供电。当采纳架空线时，可为一回架空线供电；当采纳电缆线路时，应采纳两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受100的二级负菏。3.电

6、压等级选择和供电系统3.1电力线路合理输送功率和距离国家建筑标准设计图集(04DX101-1)电压线路型式输送功率输送距离0.38kV架空线100kW以下0.25km以下0.38kV 电缆线175kW以下0.35km以下6kV架空线2000kW以下510km 6kV电缆线3000kW以下8km以下10kV架空线3000kW以下815km 10kV电缆线5000kW以下10km以下35kV架空线200010000kW2050km 110kV架空线1000050000kW200300km 一般隧道常用配电电压10/0.38kV线路，特长隧道有中部斜通道通风，配有6kV大型轴流风机，此类工程应配电压

7、为10/6kV线路。32电源变压器位置应深化负荷中心，尽量缩短供电半径，降低电能损耗，节约有色金属，削减电压损失，满意供电质量要求。33配电系统应简洁牢靠，尽量削减配电级数，同一用户内，高压配电不宜多于2级，低压一、二负荷配电不宜多于3级，三级负荷不宜多于4级。（一般都多，特殊是低压配电系统，应考虑在低压总进线母排下各分工程回路的进线开关设隔离开关。配电系统不超过三级，不应理解为爱护级数不超过三级，配电级数和爱护级数不同，不按爱护开关的上下级个数爱护级数作为配电级数，而是按一个回路通过配电装置安排为几个回路的一次安排称作一级配电。对于一个配电装置而言，总进线开关和馈出分开关合起来为一级配电，不

8、因为它的进线开关采纳断路器或隔离开关而变更它的配电级数）。34双电源供电的重要负荷，宜采纳同级电压供电。当一路电源故障断电时，另一路电源应能满意工程全部一、二级负荷供电。4配电线路设计41用电终端电压降正常运行状况下，宜不小于下列限制要求：室内照明：±5% ；远处照明、应急照明、景观照明、道路照明：+5%、-10%；一般电动机：±5% 电梯电动机：±7%据以上要求，对配电线路不但载流量应满意用电终端负荷要求，而且要进行对配电线路用电终端电压降验算，也要满意用电终端负荷要求。近距离小负荷一般选用线路载流量就可满意要求，大负荷、远距离用电负荷必需进行线路载流量和电压降

9、两项指标验算，看是否满意其要求。42爱护装置和配电线路的合理协作配电线路的载流量必需大于爱护装置的整定电流：IBInIZ ，I21.45IZ （JGJ16-2008 ）IB线路计算电流In熔断器额定电流或断路器整定电流IZ导体允许持续载流量I2爱护电器在约定时间内的牢靠动作电流43供电质量措施1）按负荷性质设置供电回路：照明和动力负荷分开供电，消防、机电负荷专用回路供电。2）低压系统供电应尽量保持三相负荷平衡。220V照明负荷小于40A时，可采纳220V单相供电，大于40A时，宜采纳380/220V三相供电。照明系统中的每一单相分支回路电流不宜超过16A，光源数量不宜超过25个，大型建筑组合灯

10、具每一单相分支回路电流不宜超过25A，光源数量不宜超过60个（LED光源出外）。每一单相分支回路插座数量不宜超过10个，用于计算机电源插座数量不宜超过5个。3）提高功率因数：在工程负荷集中区采纳电力电容器无功自动就地补偿，补偿后的功率因数不应低于0.9。5负荷计算51负荷计算的内容及用途1）设备容量：也称安装容量，是全部用电设备额定功率之和（不同时运用的负荷除外），它是配电系统设计和计算的基础。2）计算容量：按须要系数法计算出的负荷容量。它是配电系统正常电源、备用电源、无功补偿容量的依据。也是计算各回路电流、选择变压器、开关设备和导线的据依 计算内容除计算各回路容量和工程总容量外，还应分别计算

11、特殊重要负荷和一、二、三各级负荷容量。3）计算电流：是计算负荷在额定电压下的正常工作电流。它是选择导体、电器、计算电压偏差、工率损耗等的依据。5，2负荷计算的留意事项1）单台设备的容量一般取其铭牌上的额定功率。2）短期或周期工作的用电设备，应将额定功率换算到统一负载持续率的有功功率。3）照明的设备容量应是光源加附属设备之和。4）组成用电设备总容量不包含备用设备容量。5）消防设备和火灾切除设备容量比较，大者计入总容量。6）不同时运用的季节性负荷（如空调和热风幕），取大者计入总容量。7）负荷计算取值到小数点后一位就可以。8）用电设备同时运用系数的确定。9）电感式灯具和电子式灯具功率因数不一样，其计

12、算容量相差较大。隧道照明负荷计算应考虑其因素。光源类别costan白织灯卤钨灯1.000.00电感式荧光灯 0.501.73电子式荧光灯0.950.980.330.20高压汞灯0.400.552.291.52高压钠灯0.400.502.291.73金属卤化物灯0.400.552.291.52霓虹灯0.400.502.291.736隧道变电站设计61隧道变电站型式及供电电源1）箱式变电站。适合600m以下隧道。宜采纳单回路高压专线电源EPS 备用电源的供电。2）隧道口外房建式变电站。适合700m4000m隧道,1300m以下在隧道口外一端建一处房建式变电站，1300m以上在隧道口外两端各建一处房

13、建式变电站。宜采纳单回路高压专线电源柴油发电机组 UPS 或EPS备用电源的供电。3）隧道内横洞式变电站。适合4000m以上特长隧道。应设置双回路高压专线电源供电+EPS备用电源的供电。4）隧道内埋地式变电站。适合4000m以上特长隧道。应设置双回路高压专线电源供电+EPS备用电源的供电。5）隧道内斜井式变电站。适合隧道内斜井大型轴流风机配电。应设置双回路高压专线电源供电+EPS备用电源的供电。62供配电方式1）集中式供电（放射式供电）:供电牢靠性高，故障发生后影响范围较小，切换操作便利，爱护简洁，便于自动化，但配电线路和高压开关柜数量较多。 2）分散式供电（树干式供电）:配电线路和高压开关柜

14、数量少，但故障影响范围较大，供电牢靠性较差。63隧道变电站位置选择1）接近负荷中心或大容量设备处。隧道工程主要特点是射流风机和轴流风机集中处负荷大,照明负荷分散,而且容量小。变电站位置应靠近射流风机和轴流风机集中处。2）便利凹凸压进出线3）便利设备运输及搬运。4）不应设置在地势低洼和可能积水的场所。5）应避开建筑物的沉降缝、伸缩缝等位置。6）不宜和有防电磁干扰要求的设备及机房贴邻或正上下方。7）远离多尘或污染环境。6. 4 高压系统继电爱护和变电站综合自动化继电爱护和自动装置的设计应以合理的运行方式和可能的故障类型为依据，应设有主爱护、后备爱护和设备异样运行爱护装置，并应满意牢靠性、选择性、灵

15、敏性和速动性四项基本要求。1）变压器爱护：小于400kVA变压器，宜采纳负荷开关容断器爱护， 400kVA800kVA变压器宜采纳负荷开关容断器或断路器爱护，1000kVA及至1600kVA的变压器宜采纳断路器爱护。 由断路器爱护的变压器宜配置以下继电爱护装置：(见原理图) a.带时限的过电流爱护; b. 电流速断爱护; c.低压侧单相接地爱护； d.干式变压器温度爱护。2）6-10kV线路爱护 a.带时限的过电流爱护; b.电流速断爱护; c.低压侧单相接地爱护；3）操作电源：正常运行时应保证断路器的合闸跳闸；电网故障断电时，应能保证继电爱护系统牢靠工作和应急照明用电。 a.沟通操作系统：一

16、般出线回路少于6路，变压器总容量不大于4000kVA的中小型变电站，操作电源可采纳沟通操作。沟通操作电源可由变压器或电压互感器供电，也可由EPS供电。 b. 直流操作系统：一般大型变电站采纳。由特配的直流电源屏供电。其容量应能保证操作机构分合闸动作，各开关柜信号和继电器等牢靠工作。无人变电站供电持续时间不小2小时。4）变电站综合自动化系统：是目前先进的工业计算机限制技术在电力供配电系统中的胜利运用，它完全代替了落后的继电器技术，是实现变电站无人值班的最合理牢靠途径。a.系统主要特点和组成：系统具有高牢靠性、敏捷性、可扩展性以及系统构成和维护的简易性。系统响应快速，通用性强，可操作性强，抗干扰实

17、力强。大屏幕液晶显示，中文操作菜单，简便直观。具有完善的自检自校功能，模块化结构，维护检修快捷便利。系统由单元监控装置，通讯管理机和综合自控中心组成。b. 单元监控装置：是仪表式箱体结构，将爱护、测控、扩展继电器集于一体，节约大量二次配线，缩小了安装空间。其功能如下： 对线路、变压器、电动机、电容器、分段开关等有爱护功能； 能满意电流、电压、功率、频率、功率因数等电量的测信功能； 对各种断路器的合闸、跳闸有限制功能及开关位置指示功能； 有标准的以太网/RS485通信接口，满意遥测遥控功能。 c. 通讯管理机:每座变电站装一台通讯管理机，集合若干个分散的单元监控装置的信号，通过光纤中转送至综合自

18、控中心。 d. 综合自控中心:也称管理层，负责系统的信号处理和后台监控管理、操作、维护等功能。是正个自动化系统的监控平台和人机对话的窗口，主要完成各种画面监视，图形曲线調用、限制吩咐的下达，各种报表、数据库的生成，管理、打印、事故报警、维护、故障诊断等功能。6 . 5 柴油发电机系统设计 1） 柴油发电机组的用途：在马路隧道供电作为备用和应急运用： 柴油发电机组平常处于停机等待状态，只有当主用电源全部故障断电后，应急柴油发电机组才起动运行供应紧急用电负荷，当主用电源复原正常后，随即切换停机。 2） 隧道供电作为备用时，一般只设置 1 台应急柴油发电机组，在主用电源，没有高压专线电源时，主用电源

19、的牢靠性不高的状况下，可考虑选用 2 台机组并联进行供电。3） 柴油发电机组设置负荷：马路隧道供电主要考虑隧道基本中（含应急）照明、消防设施、UPS 电源、监控设备、防灾风机供电的等负菏。柴油发电机组负荷。4） 柴油发电机组的限制：应急发电机组的限制应具有快速自起动及自动投入装置。当主用电源故障断电后，应急机组应能快速自起动并复原供电。一般大、中型柴油机还须要预润滑及暖机过程，使紧急加载附的机油压力、机油温度、冷却水温度符合产品技术条件的规定；预润滑及暖机过程可以依据不同状况预先进行。5）应考虑不同容量柴油发电机组的进排风口位置和孔洞大小。还应考虑柴油机冬季加热防冻的电源问题。马路隧道供电中多

20、选用智能型柴油发电机机组，自动化程度比较高，集成性好的可削减设备的维护量。6.5 不间断电源系统设计1）不间断电源系统的分类： UPS 电源、EPS 电源同称为不间断电源系统。 2） 不间断电源系统的工作方式：从功能上来说，不间断电源在市电出现异样时，有效地净化电源；还可以在市电突然中断时持续肯定时间给设备供电，使你能有充裕的时间应付短暂的断电。不间断电源按工作原理分成后备式、在线式和在线互动式三大类。后备式不间断电源工作要有肯定的专换时间，才能投入运用（专换时间 10ms 左右）；在隧道供电中多用，在线式不间断电源工作方式在断电时可自动的投入运用（专换时间小干 4 ms），能确保用电设备的正

21、常工作。 3） 不间断电源马路隧道供电系统的设置：隧道供电用 UPS 电源、 EPS 电源采纳集中式供电配备方式。用一两台较大功率的UPS、 EPS 负载全部设备；协作供电系统低压开关一起工作。4）UPS 、 EPS电源供电时间的选择： UPS 、EPS的供电时间是由储能装置确定的，现在的UPS 、EPS一般都用全密封的免维护铅酸蓄电他作为储能装置，电池容量的大小由“安时数（AH )”这个指标反映，其含义是按规定的电流进行放电的时间。相同电压的电池，安时数大的容量大；相同安时数的电池，电压高的容量大，通常以电压和安时数共同表示电池的容量，如： 12V / 7 AH、 12V / 65AH 、

22、12V / 100AH 。5）UPS、EPS 电源运用范围：隧道（应急）照明、消防设施、监控设备、隧道管理站的随道监控中心的负荷供电。 66变电所消防要求 1）变电所消防特点：变电所配电装置室的耐火等级，不应低于二级。变电所配电装置室应设防火门，并应向外开启。变电所柴油机室是消防的重点，要设置泡沫灭火器。2）变电所火灾报誉系统： a. 报警系统的各组成：火灾探溯器是组成火灾自动报警系统的重要组件，是系统的感觉器官，其作用是监视被爱护区域有无火灾发生。若发觉火情，可将火灾的特征物理量，如温度、烟雾、气体和辐射光等转换成电信号，并马上动作，向火灾报警限制器发送报警信号。火灾探测器依据探溯火灾参数的

23、不同，可划分为感烟、感温、感光。点型火灾探溯器的探测区域内的每个房间至少应设一只探侧器。探侧器的爱护面积为60平方米，爱护半3。6m。b. 手动火灾报警按钮在每个防火分区至少应设置一只。从一个防火分区的任何位置到最邻近的一个火灾报警按钮的步行距离不应大于 30 米。手动火灾报警按钮宣设置在公效活动场所的出入口处，按钮应设置在明显的和便于操作的部位，安装在墙上时其底边距地高度宜为 1.31.5 米，且应有明显的标记。 c. 火灾报警限制器是火灾自动报警系统的重要组成部分，火灾报警限制器担负着为火灾报警供应稳定的工作电源：监视探测器及系统自身的工作状态；接受、转换、处理火灾探测器输出的报警信号；进行声光报菩；并显示报警的详细部位刚好间。d.火灾限制的任务：主变压器室、配电装置室、电容器室等重要场所均应设置配套的离子感烟、定温报警探侧器，当变电所内有火灾发生或有烟气散发时，火灾报警主